Японские биологи создали первую искусственную геномную ДНК, которая может воспроизводиться и развиваться вне клетки. Ученые смогли запустить процесс экспрессии генов и внеклеточную репликацию в ДНК, созданной в бесклеточной системе из нуклеиновых кислот и белков. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Synthetic Biology.
Способность к размножению и развитию — одна из определяющих характеристик живых организмов. До сих пор не удалось создать искусственные материалы с такими характеристиками. Чтобы заработала искусственная молекулярная система, которая может размножаться и развиваться, генетическая информация, закодированная в ДНК, должна быть переведена в РНК, запущена экспрессия белков, а цикл репликации ДНК с этими белками должен поддерживаться в системе в течение длительного времени. Основная трудность заключается в том, что гены, необходимые для репликации ДНК, одновременно должны выполнять свои функции экспрессии.
Чтобы обойти эту проблему, ученые из Токийского университета во главе с профессором Норикадзу Ичихаши (Norikazu Ichihashi) вместо сложного механизма репликации ДНК, используемого живыми организмами, который требует большого количества генов, создали искусственную систему репликации всего с двумя генами — фермента репликации ДНК Phi29 и Cre-рекомбиназы. Авторы предположили, что эти два белка будут хорошо функционировать при низких концентрациях и смогут экспрессироваться в достаточных количествах даже в существующих бесклеточных системах трансляции.
Они создали такую бесклеточную систему транскрипции-трансляции, в которой им удалось транслировать гены в белки и реплицировать исходную кольцевую ДНК с помощью кольцевой ДНК, несущей два гена, необходимых для репликации. Более того, они успешно улучшили исходную ДНК, увеличив эффективность ее репликации в десять раз. Запущенный учеными цикл репликации ДНК продолжался в течение 60 дней.
Исследователи отмечают, что, добавляя гены, необходимые для транскрипции и трансляции, к разработанной ими искусственной ДНК, можно создавать искусственные клетки, которые могут расти автономно, питаясь низкомолекулярными соединениями, такими как аминокислоты и нуклеотиды.
В будущем такие клетки можно будет использовать для производства лекарств и продуктов питания. Сейчас для этой цели в технологии включают живые микроорганизмы. Если их заменить на искусственные программируемые клетки, процессы станут более стабильными и управляемыми, считают авторы.
Комментарии
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/06/210611174037.htm
Подготовить генокод для человечка оказалось куда сложнее, чем думалось Стасику. Первая неприятность случилась, когда Стасик установил в инкубатор яйцо со своим плевком и попытался считать геном. Обычно это занимало не так уж много времени даже на таком слабеньком компе, как у Стасика, но тут, видно, код был сложнее. Геном-редактор надолго замер, и на экране кружился дубовый листок — машина работала. Стасик тревожно болтал ногой, оглядываясь по сторонам. Его что-то тревожило. Наконец взгляд упал на кабельную розетку, и тут чутье подсказало выдернуть шнур доступа в Сеть. — Зачем? — удивилась Анна-Мария. — В кино видел, — буркнул Стасик. На самом деле он и сам не мог объяснить, зачем отключился от Сети. Но тут обработка закончилась, комп яростно пискнул и выбросил на дисплей красное окошко с сообщением: «Эксперименты с геномом человека строго запрещены! О ваших действиях доложено в дежурную часть Объединенной Церкви!». Стасик многозначительно посмотрел на Анну-Марию и ехидно улыбнулся. Тут же вылетело новое сообщение: «Ошибка подключения к Сети! Проверьте информационный кабель!» Стасик выключил наивный комп и включил заново. Пиратскую ломалку для геном-редактора он нашел в Сети без особого труда, установил ее и снова считал свой генокод, отключив кабель. Но это уже было лишней предосторожностью, теперь геном-редактор не возражал. Над сведением генокодов тоже пришлось поработать. Стасик изрядно полазил по сети, читая статьи о хромосомных механизмах. Наконец он нашел что искал: оказывается, пол живых существ регулировался специальной Y-хромосомой. Кто б мог подумать, обычные хомки были бесполые. Единственное, чего он не смог придумать — как встроить лазеры в глаза. После нескольких попыток ему удалось сделать костяные зрачки, но компьютер предупредил, что существо не сможет видеть. Стасик вернул все как было. https://www.rulit.me/books/homka-read-138835-5.html
Страницы