Генетики впервые создали стабильный полусинтетический одноклеточный организм

Международной группе ученых удалось создать стабильный полусинтетический одноклеточный организм, генетический код которого содержит дополнительную пару оснований, не встречающихся в природе.

Об этом сообщает N+1 со ссылкой на Proceedings of the National Academy of Sciences.

Генетическая информация всех живых организмов закодирована в ДНК, состоящей из четырех оснований («букв генетического кода»), формирующих две естественных пары: аденин-тимин (А—Т) и гуанин-цитозин (Г—Ц). Такими парами они соединяются при синтезе двухцепочечной спирали ДНК.

Введение в генетический код двух дополнительных синтетических оснований, формирующих третью, неестественную пару (НПО), теоретически могло бы повысить информационную емкость ДНК. Организмы, содержащие такую ДНК, называются полусинтетическими (ПСО).

В течение более 15 лет сотрудники Исследовательского института Скриппса проводили поиск подходящей пары оснований, результатом которого стала пара dNaM—d5SICS В отличие от естественных пар, эта НПО формируется за счет гидрофобных взаимодействий.

После этого исследователи снабдили кишечную палочку (Escherichia coli) взятым у диатомовой водоросли Phaeodactylum tricornutumмембранным транспортером нуклеотидтрифосфатов PtNTT2, который способен доставлять в клетку из окружающей среды синтетические основания в форме трифосфатов (dNaMTP и d5SICSTP).

При культивировании на питательной среде, содержащей эти вещества, такие бактерии встроили единственную НПО в одну из плазмид и смогли воспроизводить ее при делении клетки.

В нынешней публикации тот же научный коллектив при участии сотрудников Университета Гренобль-Альпы и Хэнаньского педагогического университета описывает усовершенствованную методику, позволившую создать стабильный ПСО. Чтобы обеспечить сохранность НПО при делении бактерий, исследователи воспользовались природной системой коррекции бактериального генома CRISPR/Cas9, которая изначально предназначена для защиты от встроившихся в ДНК вирусов.

Оптимизированные таким способом ПСО демонстрировали стабильный рост на среде, непрерывно поглощали из нее синтетические основания и оказались способны сохранять НПО практически в любых последовательностях.

Целью эксперимента было создать максимально предсказуемый и эффективный для синтетической биологии организм, которому можно произвольно добавлять новые функции, вводя в геном дополнительные гены.