Teadlased aretasid "Frankensteini" mikroobi

Kahe sünteetilise DNA tähega liimitav ja korratav bakter

Kaks täiendavat sünteetilist DNA alust täiendavad Escherichia coli bakteri genoomi © Collage / mõttekoda
ettelugemist

Kuus alust nelja asemel: teadlased on loonud bakteri, mis kannab oma geneetilises koodis veel kahte DNA alust. Selle geenikood koosneb nelja tähe asemel kuuest. Erinevalt eelkäijatest võib see poolsünteetiline mikroob oma kunstlikke aluseid oma järglastele edasi anda peaaegu määramata aja jooksul ja on elujõuline isegi ilma spetsiaalsete täiendavate molekulide lisamiseta, nagu teadlased väidavad.

Elu tähestik koosneb neljast tähest - ja seda juba esimesest elusast rakust alates. Aluseliste guaniini, tsütosiini, tümiini ja adeniini järjestus DNA-s kodeerib meie rakkude metabolismi valkude ja lugematute kontrollmolekulide kavandid. Aastal 2014 õnnestus Floyd Romesbergil La Jolla Scrippsi uurimisinstituudist ja tema meeskonnal esimest korda infiltreerida kaks sünteetilist DNA-tähte soolestiku Escherichia coli koodi.

Kuid need esimesed pooltehised mikroobid olid vaid osaliselt elujõulised: "Mikroobid kasvasid halvasti, vajasid eritingimusi ja isegi siis suutsid nad ebaloomulikku teavet pikka aega säilitada, " selgitavad Romesberg ja tema kolleegid.

Optimeeritud sünteetilised alused

Nüüd on teadlased nendest probleemidest oma poolsünteetiliste bakterite uue "mudeli" abil üle saanud. "Oleme nüüd loonud poolsünteetilise organismi, mis on autonoomsem kui tema eelkäija ja mis salvestab lisateavet peaaegu sama püsivalt kui looduslikud DNA komponendid, " kirjutavad teadlased.

Kaks looduslikku DNA alust - tsütosiin ja guaniin (ülalt), sealhulgas 2014. aasta eelkäija sünteetilised alused ja uue kunstliku aluspaari all. © Zhang jt. / PNAS

Uue poolsünteetilise organismi jaoks viivad teadlased Escherichia coli bakterite ümmargusse plasmiidi taas kaks täiendavat tehislikku DNA alust. Üks alustest, dNaM, vastas eelkäija mudeli omale. Endise vaste d5SICS asemel kasutasid teadlased nüüd stabiilsemat, sarnaselt struktureeritud molekuli dTPT3. "See mittelooduslik aluspaar võimaldab teavet stabiilselt säilitada kuutähelise geneetilise tähestiku abil, " ütlevad Romesberg ja tema kolleegid. kuva

Paljundamine ilma lisanditeta

Kuigi eelkäijaks oleks paljundamiseks endiselt vaja väliselt lisatud transporterimolekuli, pole see enam nii. Teadlased süstivad bakteripärandisse geeni, mis sisaldab transpordimolekuli ehitusjuhendit. Selle tulemusel võib poolsünteetiline mikroob paljuneda ilma selle molekuli lisamiseta ja ehitab iseseisvalt oma järglaste DNA-s kunstlike aluste koopiad.

Ja midagi muud hõlbustab sünteetiliste geenitähtede edastamist: mikroob toodab nüüd ensüümi, mis hävitab kõik geenikoopiad ilma kunstlike aluspaarideta. "Selle tulemusel peeti peaaegu 100 protsenti DNA mittelooduslikest aluspaaridest bakteri replikatsioonis ja seda peaaegu määramatult kaua, " ütles Romesberg ja tema kolleegid. Isegi pärast poolsünteetiliste bakterite 60 rakujagunemist kaotusi praktiliselt ei olnud.

"Ebaloomulike omadustega elusad asjad"

Uus poolsünteetiline mikroob on seega eelkäijast palju robustsem ja korduvam. Teadlaste sõnul on see oluline samm edasi. "See optimeeritud poolsünteetiline organism annab meile nüüd sobiva platvormi organismide loomiseks, millel on täiesti ebaloomulikud omadused ja funktsioonid, mida looduses ei leidu, " väidavad teadlased.

Mõni võib pigem hirmu tunda sellise elukoodeksisse sekkumise entusiasmi ees. Eriti kuna on täiesti ebaselge, millised riskid on seotud selliste ja sarnaste "Frankensteini" mikroobidega. Sarnaselt teiste genoomi sekkumistega on ka siinne uurimistöö eetika- ja õigusalases arutelus sammu võrra ees.

Kuigi teadlased rõhutavad, et nende pooltehnilised mikroobid vabas keskkonnas pole elujõulised, kuna neil puuduvad sünteetiliste aluste keemilised ehitusplokid. Kuid isegi aluste edasise muutmise korral võib see olla erinev. (Riikliku Teaduste Akadeemia toimetised, 2017; doi: 10.1073 / pnas.1616443114)

(PNAS, 24.01.2017 - MTÜ)