Учёные переписали весь геном и добавили полезную функцию

Исследователи из Йеля и Гарварда перекодировали весь геном организма и улучшили способность бактерии сопротивляться вирусам. Это демонстрирует потенциал переписывания генетического кода.

«Это первый случай фундаментального изменения генетического кода», — сказал Фаррен Айзекс, соавтор исследования, опубликованного 18 октября в журнале Science. Создание организма с новым кодом позволило расширить область биологических функций.

Создание геномно перекодированного организма (GRO) открывает возможность перепроектировать природу и создавать новые формы белков для борьбы с болезнями или создания новых материалов.

Исследование основано на работе в области синтетической биологии. Учёные изменили фундаментальные правила биологии.

Белки, состоящие из 20 аминокислот, кодируются кодонами — триплетами нуклеотидов, которые составляют генетический алфавит жизни (64 комбинации).

Команда исследовала, можно ли заменить кодоны во всём геноме и ввести новые «буквы» для создания аминокислот, не встречающихся в природе. Это первое полное изменение кода во всём геноме организма.

В работе с E. coli учёные заменили один кодон и устранили его естественный стоп-сигнал, прекращающий производство белка. Новый геном позволил бактерии противостоять вирусной инфекции, ограничивая производство белков, используемых вирусами.

Затем «стоп»-кодон был преобразован в кодон, кодирующий новые аминокислоты, и вставлен в геном по принципу «подключи и работай».

Эта работа закладывает основу для превращения перекодированной бактерии в «живую фабрику», способную производить новые классы экзотических белков и полимеров. Эти молекулы могут стать основой для новых материалов, наноструктур, терапевтических средств и систем доставки лекарств.

«Поскольку генетический код универсален, это открывает перспективу перекодирования геномов других организмов», — отметил Айзекс. Это может иметь огромное значение для биотехнологической промышленности и открыть новые направления исследований.