Dar vienas proveržis: mokslininkai sukūrė pirmą stabilų pusiau sintetinį organizmą

Kitaip nei įprasta bet kuriai kitai gyvybės rūšiai, ši, gauta kaip genetinių, jos DNR struktūrą pakeisti siekusių, tyrimų su Escherichia coli rezultatas, bakterija turi dvi papildomas – mokslininkų pavadintas X ir Y – DNR bazes, be įprastųjų adenino, timino, citozino ir guanino, rašoma instituto svetainėje paskelbtame pranešime.

Įprastai gyvybę kuria ir palaiko DNR kodas, sudarytas iš keturių minėtųjų bazių ir prie kiekvienos iš jų prisijungusių cukraus ir fosfato junginių. Cukrus ir fosfatas sudaro DNR vertikalę – apie save besivijančias dvi vertikaliąsias DNR gijas – tuo tarpu DNR bazės, besijungdamos tarpusavyje pagal tam tikrą tvarką į poras, sudaro DNR "kopėčių" skersinius.

Šias – X ir Y – bazes mokslininkams susintezuoti pavyko dar 2014 m., tačiau iki dabar nepavyko sukurti organizmo, galinčio išlaikyti jas neribotą laiką – ankstesni mokslininkų kūriniai paturėdavo naująsias bazes kurį laiką, tačiau besidalindamos bakterijos ilgainiui jų netekdavo.

„Jūsų genomas nėra kažkas, kas tėra stabilus tiktai vieną dieną“ – teigė pagrindinis tyrimo autorius, Scripps instituto profesorius Floydas Romesbergas. „Jūsų genomas turi būti stabilus visą jūsų gyvenimą. Tam, kad sukurtąjį pusiau sintetinį organizmą būtų galima laikyti tikru organizmu, jis turi sugebėti tą informaciją išlaikyti.“

Tokius organizmus sukurti mokslininkams pavyko šiek tiek modifikavus savo anksčiau naudotuosius įrankius. Vienas iš pakeitimų – nukleotidų transporterio, mokslininkų naudojamo perkelti į ląstelę naujajai jos DNR dalintis reikalingų medžiagų, optimizacija, dėl kurios bakterijos nebebuvo pažeidžiamos taip, kaip naudojant ankstesnį šio įrankio variantą. Kitas pakeitimas – tyrėjai susintezavo naują Y bazės versiją, kuri galėjo būti geriau atpažinta DNR dalijimęsi dalyvaujančių fermentų.

Tyrėjai taip pat panaudojo CRISPR-Cas9 – DNR atkarpą ir fermentą, kurie, nors naudojami kaip įrankis keisti žmogaus DNR genominiuose žmogaus tyrimuose, išsivystė kaip nuo priešų apsisaugoti padedanti priemonė bakterijose. Įrankio pagalba tyrėjai išmokė naująsias bakterijas atpažinti tas ląsteles, kurios neturi X ir Y bazių, ir jas sunaikinti.

Visa tai padėjo pasiekti, kad naujosios bakterijos galėtų pasidalyti 60 kartų ir vis tiek išlaikyti naująsias DNR bazes turinčią DNR. Tyrėjų teigimu, tai tikriausiai reiškia, jog bakterijos galėtų išsaugoti šią naująją DNR neribotą laiką.

Tai, anot prof. Romesbergo, „leidžia manyti, jog visi gyvybės procesai yra kažkas, kas gali būti pakeista.“

Tolesnis tyrėjų uždavinys – sukurti organizmus, kurie jų sukurtąsias bazes turi ne tik DNR, bet ir už baltymų gamybą iš DNR esančios informacijos atsakingoje RNR.

Nors praktinių pritaikymo sričių kol kas nėra, tyrėjai teigia, jog ateityje jų sukurtas metodas galėtų būti pritaikytas kuriant naujas funkcijas vienaląsteliniams, vaistų atradime bei kitose srityse naudojamiems, organizmams.