loader
Срочные новости раздела
В геноме кишечной палочки освободили место под новую информацию

В геноме кишечной палочки освободили место под новую информацию

Кишечную палочку Escherichia coli давно уже научили производить человеческие белки для нужд биотехнологии, благо генетический код у нас с ней одинаков. Но что если нам потребуется включить в структуру белка не классические аминокислоты, которые не закодированы в ДНК? Для этих целей международная команда исследователей переписала геном бактерии заново и внесла в него 18 214 правок. В результате в генетическом коде освободились три «места» под новые аминокислоты.

Escherichia coli © Wikimedia Commons

Переписывание генома — важный шаг на пути к созданию искусственной клетки. Ученые по всему миру раз за разом пытаются его усовершенствовать: то выкинут лишние гены, создав так называемый минимальный геном, то, наоборот, добавят новые буквы-нуклеотиды, расширив генетический алфавит.

Параллельно продолжаются попытки оптимизировать сам генетический код, то есть записать в ДНК информацию более экономичным способом. Механизм, который используют для кодирования информации живые организмы, избыточен: на каждую аминокислоту в ДНК приходится от 1 до 6 «слов» (кодонов, последовательностей из трех нуклеотидов), которые могут ее обозначать. Как правило, кодоны для одной аминокислоты похожи и отличаются в основном последними нуклеотидами. Это нужно для страховки информации от мутаций: если один нуклеотид случайно поменяется на другой, это никак не скажется на последовательности итогового белка именно благодаря избыточности кодонов.

Но если мы беремся синтезировать ДНК с нуля и работать с искусственным геномом, то нам мутации не страшны. Поэтому можно попробовать освободить место в генетическом коде, сделав так, чтобы каждой аминокислоте соответствовало меньшее количество кодонов. В ходе предыдущего подобного эксперимента команда американского молекулярного биолога Джорджа Черча попыталась высвободить целых семь кодонов. Ученые заявили, что им удалось заменить целых 62 с лишним тысячи кодонов, однако они подтвердили это далеко не во всех случаях.

Группа исследователей из США, Великобритании и Таиланда поставила перед собой менее масштабную задачу, но подошла к ней более педантично. Они выбрали три кодона, которые собираются «исключить» из ДНК. Затем они проверили, какие из этих кодонов входят в состав нескольких генов одновременно. Иногда последовательность ДНК можно прочесть как в одну сторону, так и в другую, и не всегда границы «слов»-кодонов при этом совпадают. В таких случаях ученые создавали две копии ДНК — для чтения «туда» и «обратно» — и изменяли их независимо.

В итоге исследователи вывели новую последовательность ДНК кишечной палочки и целиком синтезировали ее заново. Чтобы не нарушить жизнеспособность бактерии, ее внедряли по кусочкам. Всю искусственную молекулу ДНК разбили на восемь частей (от А до Н) и c помощью молекулярных ножниц CRISPR-Cas9 встроили в отдельные искусственные хромосомы. Затем их по отдельности внедрили в клетки кишечной палочки, а дальше эти клетки заставили обмениваться последовательностями ДНК. Причем делали это по очереди: сначала клетки с А-фрагментом «скрестили» с клетками с В-фрагментом. Потом проверили, что в некоторых клетках фрагменты успешно соединились. Затем клетки с АВ-участком подсадили к клеткам с С-участком, и так далее.

На финише клетки кишечной палочки несли полноценную синтетическую ДНК. Они были вполне жизнеспособны, практически не отличались от обычных ни формой, ни скоростью роста, ни белковым составом. Более того, если выключить в них ген, ответственный за транспортную РНК, которая должна узнавать «уничтоженные» кодоны, то в жизни клетки ничего не меняется. Это значит, что ученым удалось полностью убрать из генетического кода кишечной палочки несколько «слов», не повлияв на ее жизнеспособность. Следующим шагом должно стать «обучение» бактерии сборке белков с неканоническими аминокислотами.

Источник: chrdk.ru

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

NASA сообщило, что космический аппарат «Вояджер-2» стал вторым созданным человеком устройством, который покинул пределы гелиосферы. Его приборы смогут рассказать нам о неизведанной ранее территории.©
подробнее...

Ученые, работающие на Большом адронном коллайдере, ищут гипотетическую частицу, которая может претворить в жизнь Теории Великого объединения и расширить границы понимания Вселенной в ее самых малых
подробнее...

Еще в начале ХХ века Общая теория относительности предсказала существование гравитационных волн — деформаций пространства-времени, излучающихся движущимися массами. Однако зарегистрировать их
подробнее...

Крупные звезды гибнут, взрываясь сверхновыми, и могут оставить после себя сверхплотную нейтронную звезду: при размерах в пару десятков километров такие тела весят как обычные звезды средней величины.
подробнее...

Международная команда исследователей под руководством палеонтолога профессора Джоны Куаниере (Jonah Choiniere) из Витватерсрандского университета обнаружила новый вид динозавра в провинции Фри-Стейт
подробнее...

При помощи приемника FORS2, смонтированного на Очень Большом Телескопе Европейской Южной обсерватории (ESO), было получено великолепное изображение спиральной галактики NGC 3981. Снимок сделан в
подробнее...

Исследователи разработали флуоресцентные белки, свойствами которых можно управлять с помощью оранжевого и зеленого света. Эти белки помогут ученым исследовать процессы жизнедеятельности в живых
подробнее...

Исследователи из МГУ им. М.В. Ломоносова изучили обнаруженную на Ямале крупную воронку (диаметр более 20 метров), имевшую неясное происхождение. Оказалось, что она образована не прорывами подземного
подробнее...

Исследователи из биотехнологической корпорации Genentech представили в журнале Nature статью, в которой рассказали об антибиотике под кодовым названием G0775, способном бороться с грамотрицательными
подробнее...