Группа учёных из института Крейга Вентера обнародовала информацию о синтезе самой длинной в мире рукотворной ДНК, содержащей 582970 пар оснований, которые полностью соответствуют геному бактерии Mycoplasma genitalium. Это важный шаг на пути к созданию синтетического организма.
Исследователи утверждают, что в полом объеме воссоздали геном этой бактерии. Причём они не размножили или скопировали готовый код , а выстроили весь набор с нуля — из простых химикалий. На это ушло очень много времени и для этого пришлось придумать ряд новых методик работы с фрагментами ДНК.
Геном любого организма состоит из элементарных блоков — нуклеотидных оснований, которые прикрепляются друг к другу в определенной последовательности, образуя длинные цепи. Две цепи соединяются между собой. В клетках за синтез ДНК отвечает множество различных ферментов. Исследователи до сих пор не могли химически синтезировать протяженные цепи ДНК — по достижении длины около 500 тысяч оснований цепь становится нестабильной и легко рвется.
Исследователи из команды Вентера использовали другой подход. Они синтезировали небольшие кассеты ДНК длиной пять-семь тысяч оснований. Последовательность оснований каждой кассеты частично перекрывается с последовательностью соседней кассеты . Такое строение кассет необходимо, чтобы в дальнейшем соединить их. Всего ученые синтезировали 101 кассету ДНК. Если выбросить повторяющиеся из-за перекрывания последовательности, то все кассеты , сложенные вместе, образуют полную последовательность генома M. genitalium.
Чтобы отличить химически синтезированный геном от настоящего , ученые добавили в него определенные метки. В те места бактериального генома, которые нечувствительны к изменению последовательности оснований, ученые добавили короткие фрагменты ДНК известной последовательности. Кроме того, при синтезе генома бактерии ученые внесли изменения в ген, отвечающий за ее прикрепление к клеткам млекопитающих. Искусственная бактерия, в отличие от настоящей не будет иметь патогенных свойств.
В клетках бактерии Escherichia coli короткие кассеты были соединены в более длинные фрагменты, составляющие 1/8 или 1/4 полной длины генома M. genitalium. Соединение происходило по рекомбинационному механизму с участием перекрывающихся последовательностей кассет .
Затем, уже в клетках дрожжей, эти фрагменты были соединены в полноценный бактериальный геном. По непонятным пока причинам соединить крупные фрагменты генома в клетках E. coli не удалось. Чтобы убедиться, что все стадии синтеза прошли нормально, ученые выделили геном из дрожжевых клеток и определили его последовательность.
Далее ученые собираются поместить синтезированный de novo геном в бактериальную клетку и проверить, будет ли полученный организм полноценно функционировать и размножаться.
Крейг Вентер — противоречивая фигура в научном мире. Уволившись из ВМС США, поступил в колледж, а затем в университет. В 29 лет получил степень доктора философии (аналог нашей кандидатской диссертации) по физиологии и фармакологии. Во время проекта Геном человека придумал более эффективный способ определения последовательности ДНК. Основал частную биотехнологическую компанию Celera Genomics , которая за три года создала черновой вариант расшифрованного генома человека. Однако Вентер не выложил геном для всеобщего доступа, а продавал его, чем спровоцировал возмущение научного сообщества. Он ушел из Celera Genomics и основал Институт геномных исследований и Институт Крейга Вентера.
В настоящий момент Вентер занимается проектом создания синтетического организма и организма с минимальным геномом. По мнению ученого, организм с геномом около 100 генов сможет быть жизнеспособным. Однако пока ему не удалось определить, какие именно 100 генов критически необходимы для выживания. Геном M. genitalium, с которым работает Вентер, считается самым маленьким из известных на сегодняшний день. Он содержит около 470 кодирующих последовательностей.
Из успехов Вентера можно отметить пересадку генома одного штамма M. genitalium другому, в результате которой штамм реципиента сменился на штамм донора.
Источник: «Наука и техника/www.nayki.ru»
Синтез искусственной жизни
