Ученые создали самый маленький известный геном для поддержания жизни клетки

Исследователи из США спроектировали и создали синтетическую клетку, способную выживать и самовоспроизводиться, имея всего 473 гена. Это достижение может привести к разработке инновационных лекарств, антител и видов топлива.

Ученые из Института Дж. Крейга Вентера в Ла-Хойе (Калифорния) последовательно сокращали гены бактериальной хромосомы Mycoplasma, пока не достигли минимального набора, необходимого для жизни и репликации. Затем они заново синтезировали эти гены в единую цепь ДНК и «перезагрузили» генетически пустую клетку, которая снова ожила.

Синтезированная клетка, официально названная JCVI Syn3.0 (или просто Syn3.0), с её 473 генами и 531 000 пар оснований ДНК меньше, чем самый маленький известный природный геном родственного вида бактерий M. genitalium, который имеет 525 генов и 600 000 пар оснований. Syn3.0 также способна удваиваться в объеме каждые три часа, в отличие от нескольких недель, которые требуются M. genitalium.

Исследовательская группа называет новую клетку «минимальной бактериальной клеткой», подчеркивая неопределенный артикль, поскольку минимальное количество необходимых генов зависит как от условий окружающей среды, так и от метаболизма организма.

Раскрытие тайн жизни

Открытие, опубликованное в журнале Science, может пролить свет на один из самых важных вопросов, веками озадачивавших человечество: что такое жизнь? В частности, создание Syn3.0 может дать представление об эволюции жизни в первичном океане более трех миллиардов лет назад.

Доктор Крейг Вентер, возглавлявший исследование, отмечает, что хотя за последние 25 лет способность «быстро читать» код ДНК возросла в миллиард раз, ни одну клетку нельзя полностью объяснить с точки зрения всех её функций. В 2010 году доктор Вентер и его давний соавтор Клайд Хатчисон создали первый синтетический микроб из искусственно созданной хромосомы одного вида Mycoplasma, которую использовали для «перезагрузки» пустой клетки другого вида. Этот микроб, JCVI-Syn-1.0, стал прямым предшественником Syn3.0.

Коммерческие перспективы

Существует большой интерес к коммерческой ценности Syn3.0. Её создатели подали заявку на патент на генетическую информацию и надеются использовать клетку как испытательный стенд для фундаментальных биологических исследований и как платформу для разработки высокоточных биохимических продуктов.

«Наше долгосрочное видение — проектировать и создавать синтетические организмы по требованию, куда можно добавлять определенные функции и предсказывать результат», — сказал Дэн Гибсон из компании Synthetic Genomics, партнера по исследованиям.

Хотя открытие описывают как «большой скачок вперед», потребуется время для полной реализации коммерческого потенциала Syn3.0. Команда доктора Вентера смогла определить функцию лишь двух третей генов Syn3.0; оставшаяся треть остается загадкой. Генетикам еще предстоит пройти путь, чтобы добраться до сути того, что действительно заставляет жизнь «тикать».