Создан полусинтетический организм, способный бесконечно воспроизводиться
Все живое на нашей планете записывает генетическую информацию четырьмя «буквами» — азотистыми основаниями (аденин, гуанин, тимин, цитозин). При построении двойной спирали ДНК они объединяются в пары A-T и C-G.
В 2004 году группе биологов из Исследовательского института Скриппс удалось внедрить в ДНК живой клетки два искусственных азотистых основания, получившие названия X и Y. ДНК с новыми азотистыми основаниями функционировала в течение жизни клетки: например, X и Y размыкали связь по требованию специальных ферментов так же, как это делают пары A-T и C-G.
Правда, для поддержания всех этих процессов нужно было постоянно «подкармливать» бактерии веществами, необходимыми для синтеза синтетических азотистых оснований, иначе синтетические X и Y постепенно заменялись природными A, C, G и T. Но эту необходимость создатели «рукотворной бактерии» за недостаток не считали. Наоборот, рассуждали они, это очень удобный механизм контроля за растущими культурами: прекратив доставку питательных веществ, их можно превратить в совершенно обычную кишечную палочку с естесственым набором оснований.
Проверить, будет ли происходить транскрипция участков полусинтетической ДНК, то есть синтез РНК на её основе, тогда не удалось: ученые внедряли X и Y только в некодирующие участки генома, которые не переписываются на РНК и не служат для дальнейшего синтеза белков.
Искусственная ДНК даже удваивалась. Единственное, чего ей не хватало, чтобы стать основой настоящей жизни — способности бесконечно передаваться из поколения в поколение без потери искусственной пары оснований.
За три года, прошедшие с первого прорыва, группа Флойда Ромесберга (Floyd Romesberg) добилась того, чтобы синтетический геном без изменений передавался потомству при каждом делении. Для этого пришлось отредактировать систему транспорта «строительных блоков» X и Y, а также изменили одно из искусственных азотистых оснований так, чтобы оно легче подвергалось воздействию белков, помогающих «собрать» ДНК во время удвоения.
Теперь бактерии, чья ДНК состоит отчасти из несуществующих в природе азотистых оснований, живут и размножаются, не теряя своей биоинжиниринговой природы. По словам ученых, следующим шагом должен стать синтез РНК по синтетической ДНК. Конечная же цель изысканий — создание бактерий, которые будут синтезировать не существующие в природе белки с заранее заданными свойствами. Возможно, уже в недалеком будущем главными рабочими на фабриках, производящих лекарства, станут огромные культуры живых синтетических микроорганизмов.
Оригинальная статья опубликована в журнале PNAS.