Синтетические биологи продемонстрировали возможность создания нового генетического кода - Гранит науки - 2016-09-19

Здравствуйте, у микрофона Марина Аствацатурян! Известный молекулярный инженер и химик, профессор генетики на Медицинском факультете Гарвардского университета (Harvard Medical School) Джордж Черч (George Church) с коллегами опубликовали в журнале Science (August 19, 2016) работу по созданию синтетического генома бактерии кишечной палочки. Геном такой Escherichia coli содержит инструкцию кодирования белков, отличную от той, что используется всеми живыми организмами на Земле. Ученые заявляют, что если им удастся осуществить задуманное, произведя в исходной ДНК E.coli 62 тысячи изменений, это будет самым изощренным примером генной инженерии из известных до сих пор, а бактерия с полностью переписанным геномом станет новой моделью для экспериментов и лабораторной фабрикой новых химических соединений. Возможности для этого заложены избыточностью природного генетического кода, который обеспечивает синтез элементов белковой жизни, аминокислот, кодируя каждую из них тремя буквами из четырехбуквенного ДНК-ового «алфавита». Три буквы ДНК для каждой аминокислоты называются кодоном, а весь код называется триплетным. 64-х возможных триплетов для кодирования 20 существующих в природе аминокислот более чем достаточно. Вследствие этого в генетическом коде для одной и той же аминокислоты может быть множество кодонов. К примеру, и кодон ССС (три цитозиновых «кирпичика» ДНК подряд), и кодон CCG кодируют одну и ту же аминокислоту пролин. Черч с соавторами предположили, что избыточные, или запасные, кодоны могут быть удалены без ущерба для клетки. Как поясняет соавтор Черча, биоинженер из Йельского университета (Yale University) Фаррен Исаакс (Farren Isaacs), уже созданы «киллерные приложения» такой перекодированной клетки, в частности, ранее вместе с той же гарвардской группой он показал на модели E.coli возможность полного удаления стоп-кодона, имеющегося в конце каждого гена. В публикуемой сейчас работе авторы, используя специальный алгоритм, выделили семь из возможных 64 кодонов. По выражению аспиранта Черча Мэтью Ландона (Matthieu Landon), это число представлялось «хорошим балансом» между технически достижимым количеством изменений и числом замен, которое угрожало бы выживанию клетки. Эти семь «запасных» кодонов были видоизменены на «синонимные» кодоны, которые стали кодировать четыре различные несуществующие в природе аминокислоты. Их вводили в геном кишечной палочки последовательно, по-одному, чтобы убедиться в том, что изменения не летальны для клетки. В итоге перекодированный геном имел 62 214 кодонных замен в 3 548 генах. В статье приводятся результаты тщательной оценки 55 из 87 сегментов генома, что охватывает 63 процента перекодированной ДНК кишечной палочки. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».