Регистрация

Вход



Забравена парола

Смяна на парола

Напишете дума/думи за търсене

Идва ли краят на вирусите?

Екипът на д-р Чин създаде изкуствен геном и синтезираната от него Е. coli се чувства чудесно

Препрограмирането на ДНК дава шанс да се разработят ново поколение антибиотици, пребиотици, включително в храните, катализатори и материали

Дните на вирусите и инфекциите, които те причиняват, изглеждат преброени след невероятния пробив на молекулярния биолог от Кеймбридж д-р Джейсън Чин и екипа му. Изследователите пренаписаха целия ДНК код на генома на чревната бактерия Е. coli и се оказа, че този изкуствено създаден организъм почти по нищо не се отличава от останалите от този вид. Вярно, расте малко по-бавно от тях и е по-продълговат, но с това разликите се изчерпват.

Генетичният код е в основата на живота. Благодарение на него информацията в ДНК чрез различни механизми създава протеини, които изпълняват повечето функции на клетката.

Учените правят немислимото - синтезират геном от 4 милиона двойки, като редуцират генетичния код от 64 до 61 кодона. Откритието отваря широка врата за експерименти и един ден може да имаме специално създадени геноми, които да насочват клетките да извършват точно определени и специализирани задачи.

"За тези от нас, които работят в синтетичната геномика, това е

най-вълнуващото откритие

- казва директорът на Центъра за синтетична биология в лондонския Imperial College Том Елис. - Екипът синтезира верига, построи я и показа, че при 4 милиона базови двойки синтетичният геном може да работи. Това е повече, отколкото някой някога е правил преди."

Благодарение на талантливите изследователи от Кеймбридж тази изкуствено създадена бактерия щастливо си живее в лабораторията на д-р Чин.

Екипът смята, че така могат да се пренапишат кодовете в генома на основните чревни бактерии, за да станат резистентни към вирусите. Тогава заразите няма да могат да се разпространят из целия организъм, което ще прекрати безкрайното страдание от есенни, зимни, пролетни и летни инфекции.

Механизмът е такъв, че е напълно възможно тези

прекодирани

клетки

да се окажат устойчиви на повечето, а може би и на всички видове вируси. В генома има кодони, които действат като машини, които разпространяват инфекцията, но ако те са отстранени предварително, клетъчните машини няма да могат да произвеждат вирусни протеини и

заразата ще затихне много по-бързо, отколкото сега.

"168 часа" поздрави екипа на д-р Чин и ги попита какви още могат да бъдат ползите от това откритие, но до редакционното приключване нямаше отговор от тях.

Какво представлява ДНК? Нещо като софтуер, а мембраните, рибозомите, цитоскелетът и др. са хардуерът. На практика екипът на Чин замени целия софтуер, запазвайки хардуера.

Логично е, че когато в един организъм се смени софтуерът, тогава може да се промени и поведението му. Тогава вместо клетките да приветстват нашествието на вируса, могат да станат агресивни към него и да го убият. Или програмата може да е такава, че вирусът да не може да въздейства на бактериите в чревната флора.

Както сега пием пребиотици и синбиотици, много скоро

ще можем

да приемаме препрограмирани бактерии,

които да ни направят неуязвими за вирусите, с които човечеството безуспешно се бори от столетия.

Технологията изглежда проста, но всъщност никак не е - представете си, че вадите различни по цвят перли от едно герданче и ги заменяте с различни по цвят пластмасови топчета.

Учените първоначално опитват да изградят синтетичния геном от нулата, като най-дългият му участък е около един милион сегмента.

Това обаче не е достатъчно, за да бъде завършен целият геном. Затова екипът на Джейсън Чин избира друг подход. Прилага специална техника, с която заместват естествената ДНК на бактерията сегмент по сегмент. В крайна сметка подменят целия естествен геном със синтетично моделиран. Когато тази синтетезирана на машина

ДНК се

имплантира обратно

в клетката, бактерията започва да се развива. Разликата й с истинската е, че изкуствено създадената е с по-продълговата форма и репродуктивният й цикъл е по-бавен. Всичко останало в изкуствената бактерия е същото като при естествената.

За целта се използва ДНК синтезатор, който осигурява необходимите елементи на синтетичната ДНК, след което на мощен компютър

започват да я сглобяват

Това не е лесна работа, защото геномът се състои от няколко милиона парченца, които трябва да се свържат в един сегмент.

Всеки организъм на Земята разполага с едни и същи 64 кодона (трибуквени комбинации от ДНК на А, Т, C и G). Те определят аминокиселините, които участват в синтезирането на протеините. Примерно TCA определя какво количество серин да се отдели и закрепва тази аминокиселина към протеина. TAA прекратява добавянето на аминокиселини към нарастващото количество протеини. Въобще

всяка

комбинация има точно определена задача

Чин и екипът му заменят всяка поява на сериновия кодон TCG с AGC и всеки TCA (също серин) с AGT, а TAG-овете, които представляват стопове - с TAA. Така учените правят общо 18 214 замествания, а записаният от тях код на една миниатюрна бактерия е 970 страници.

"Има много възможни начини да прекодираш геном, но много от тях са проблематични, защото клетката умира - казва Чин. - Например, има кодони, които изглеждат като синоними и въпреки това произвеждат различни количества протеини. Понякога те са с толкова неочаквани характеристики, че убиват клетката."

След

дълъг процес на проба-грешка

Чин и екипът му откриват успешна схема, с която да прекодират генома и да запазят Е. coli жива и в отлично здраве. Въпреки че тя е с три кодона по-малко, отколкото са останалите й събратя в природата.

Учените по света все още не могат да повярват

колко добре работи самият процес по сглобяването Според тях степента на успех на всеки етап е толкова висока, че оттук нататък се отваря огромно поле за експерименти.

Може би затова следващата цел на учените е да прекодират човешки клетки, за да могат те да се противопоставят успешно на вирусите.

Ползите

Новоразработеният синтетичен геном може да има много приложения в биологията, медицината и биотехнологиите.

Според директора на Центъра за синтетична биология в Imperial College London Том Елис ползите ще са най-вече при разработването на нов тип антибиотици и лекарства, които ще блокират вирусите и заразите.

Дори да се сбъдне

най-големият страх на човечеството

- да бъдем атакувани от бактерии с модифицирани геноми, за които все още няма антибиотици, новото откритие има шанс да ни осигури защита. Разбира се, ако процесът на проектиране на генома бъде усъвършенстван.

С него могат да се прекодират геномите на бактериите, използвани в

производството на фармацевтични продукти и храни,

чрез които най-често се разпространяват вирусни инфекции. Именно те костват на индустрията милиони долари неустойки и тя ще е готова щедро да заплати, за да няма подобни проблеми.

Според Елис могат да се разработят нов тип биогорива, които да нямат минусите на сегашните. 

Какви ще са останалите ползи от откритието, четете в хартиеното издание.