Как создать клетку с генами, необходимыми для самостоятельной жизни


Учёные спроектировали и создали наименьший бактериальный геном, состоящий из 473 генов и содержащий только необходимые для жизни гены. Это продвинуло ещё дальше новаторскую работу команды, опубликованную в 2010, в которой они построили и запустили первую в мире самовоспроизводящуюся искусственную клетку, доказав, что геномы можно проектировать в компьютере, химически создавать в лаборатории, пересаживать в клетку-реципиент и создавать новую, самовоспроизводящуюся клетку, управляемую только синтезированным геномом. После этого команда, под руководством Крэйга Вентера и Клайда Хатчисона, приступила к решению задачи, поставленной ещё в 1995 году: синтезировать клетку, содержащую только гены, необходимые для поддержания жизни в простейшей форме. Это попытка понять функции каждого отдельного гена в клетке.

В своём исследовании Вентер, Хатчисон и их коллеги снова обратились к Mycoplasma, бактерии, обладающей наименьшим известным геномом среди всех самовоспроизводящихся клеток. В 2010 году учёные синтезировали геномMycoplasma mycoides. Сейчас они, основываясь на существующей литературе, спроектировали гипотетически минимальный геном из восьми различных сегментов, каждый из которых можно проверить для классификации составляющих его генов по степени необходимости. В процессе проектирования и проверки учёные также стремились определить квази-существенные гены, которые нужны для здорового роста, но абсолютно не требуются для жизни. В серии экспериментов Вентер, Хатчисон и их коллеги вставили транспозоны (инородные генетические последовательности) во множество генов для разгадки их функций и определения, какие из них необходимы для функционирования бактерии.

Повторяя эксперимент они свели изменённый геном к наименьшему. Анализ выявил, что некоторые гены, изначально квалифицированные как «несущественные» на самом деле необходимы. Конечная версия, названная JCVI-syn3.0, состоит из 473 генов. Полученный геном меньше, чем у любой самовоспроизводящиеся клетки, найденной в природе. У минимального генома отсутствуют гены рестрикции и модификации ДНК и большинство генов, отвечающих за синтез липопротеинов. С другой стороны почти все гены, участвующие в чтении и экспрессии генетической информации, находятся в геноме, как и гены, отвечающие за передачу генетической информации через поколения. Любопытно, что точные биологические функции примерно 31% генов JCVI-syn3.0 остаются неизвестными. Однако несколько потенциальных гомологов для некоторых из этих генов были найдены в других организмах. Предположительно они кодируют универсальные белки с функциями, которые ещё необходимо определить.

Источник: http://biotechindustries.ru/jcvi/