E. coli
various different bacteria including Staphylococci, Streptococci and E. coli, as students conduct an experiment at King's College London for Longitude Prize, using glow gel to highlight remaining bacteria after washing their hands, to mark Global Handwashing Day - which is on Wednesday.Matt Alexander Photo: Press Association/PIXSELL

Znanstvenici su izradili prve ‘polusintetske’ organizme uzgajanjem E. coli bakterija s proširenim genetskim kodom. Mogu li se oni nazvati oblikom života?

E. coli bakterija s proširenim genetskim kodom

Dok se svaka živa stvar na Zemlji formira prema DNA kodu sastavljenom od četiri baze (predstavljene slovima G, T, C i A), te modificirane E. coli nose sasvim novu vrstu DNA s dvije dodatne DNA baze , X i Y, smještene u genetskom kodu.

Tim, kojeg je vodio Floyd Romesberg iz Scripps Research Instituta u Kaliforniji, sintetski nukleotidi – molekule koje služe kao građevni blokovi DNK i RNA – stvorio je dodatni bazni par i uspješno ga implementirao u genetski kod E. coli.

Sada imamo prvi polusintetički organizam na svijetu, s genetskim kodom koji se sastoji od dva para prirodnih baza i dodatnog “stranog” para, a Romesberg i njegov tim sumnjaju da je to samo početak ovog novog oblika života.

“S praktično neograničenom sposobnošću da održe povećane informacije, optimizirani polusintetički organizmi sada pružaju prikladnu platformu za stvaranje organizama s potpuno neprirodnim atributima i osobinama koje se ne nalaze negdje drugdje u prirodi”, navode istraživači.

“Ovaj polu-sintetički organizam predstavlja stabilan oblik polu-sintetičkog života i postavlja temelje za nastojanje da život prenesemo novim oblicima i funkcijama”.

Uspješno osmislili sintetički par DNA baza

Tim je 2014. godine najavio da su uspješno osmislili sintetički par DNA baza – napravljen od molekula koje se nazivaju X i Y – i može se implementirati u živi organizam.

Od tada rade na dobivanju modificiranih E. coli bakterija ne samo sa sintetičkim parom baze u DNA kodu, nego i onih koje će se držati za njega cijeli životni vijek.

U početku su modificirane bakterije bile slabe i boležljive i umrle su ubrzo nakon što su primile svoj novi par, jer se nisu mogle držati za njega nakon što su se podijelile.

“Vaš genom nije samo stabilan za jedan dan”, kaže Romesberg. “Vaš genom mora biti stabilan za mjeru vašeg života. Ako je polusintetski organizam zapravo organizam, mora biti u stanju čvrsto održavati taj podatak.”

Tijekom narednih nekoliko godina, tim je osmislio tri metode za inženjering nove verzije E. coli bakterija koje će se držati za svoj novi par baze na neodređeno vrijeme, dopuštajući im da žive normalne, zdrave živote.

Prvi korak bio je izraditi bolju verziju alata koji se naziva nukleotidni transporter, koji transportira dijelove sintetičkog para u bakterijsku DNA i implementira ga na pravo mjesto u genetskom kodu.

“Prijevoznik je korišten u studiji 2014., ali je polusintetski organizam bio vrlo bolestan”, objašnjava član tima, Yorke Zhang.

Ključne promjene

Prilikom promjene u transporteru u manje otrovnog, bakterija više nije imala nuspojavu

Zatim su promijenili molekulu koju su izvorno koristili za izradu baze Y i utvrdili da bi se enzimi mogli lakše prepoznati u bakterijama koje sintetiziraju DNA molekule tijekom DNA replikacije.

U konačnici, tim je upotrijebio revolucionarni alat za uređivanje gena CRISPR-Cas9, koji ne registrira X i Y molekule kao stranog napadača.

Istraživači izvješćuju da su inženjerirani E. coli zdravi, autonomniji i sposobni pohraniti povišene informacije novog sintetskog para baze na neodređeno vrijeme.

“Napravili smo ovaj polusintetski organizam više poput života”, rekao je Romesberg.

Ako vam sve ovo zvuči pomalo zastrašujuće, bilo je dosta zabrinutosti oko potencijalnog utjecaja ove vrste tehnologije.

U 2014. godini Jim Thomas iz ETC grupe, kanadske organizacije koja ima za cilj rješavanje socioekonomskih i ekoloških problema vezanih uz nove tehnologije, izjavio je za New York Times:

“Dolazak ovog bezličnog” stranog “oblika života mogao bi na vrijeme imati dalekosežne etičke, zakonske i regulatorne implikacije. Dok sintetički biolozi otkrivaju nove načine s osnovama života, vlade nisu ni bile u mogućnosti da zajedno osnuju nadzor, ocjenjivanje ili regulaciju za ovo polje “.

Nema potrebe za brigom

To je bilo kada su bakterije jedva funkcionirale. No, Romesberg kaže da još nema potrebe za zabrinutost, jer je jedan sintetski bazni par beskoristan. Bakterije se ne mogu pročitati i prerađivati ​​u nešto od vrijednosti – to je samo dokaz koncepta da možemo dobiti oblik života kada bismo preuzeli ‘strane’ baze i zadržali ih.

Sljedeći korak bi bio implementiranje osnovnog para koji je zapravo čitljiv,  tada bi bakterije mogle zaista nešto učiniti s njim.

Drugi razlog zbog kojeg ne moramo dramatizirati, kaže Romesberg, jest da te molekule nisu uopće dizajnirane za rad u složenim organizmima, i kao što vidite ne nalaze se u prirodi, te postoji malo šanse da se to može divlje izvući iz ruke.

“Evolucija djeluje tako što počinje s nečim bliskim, a zatim mijenjajući ono što može učiniti u malim koracima”, rekao je Romesberg za Guardian.

“Naši X i Y se razlikuju od prirodnih DNK, tako da priroda nema ništa što bi trebalo početi evolucijski proces. Mnogo puta smo pokazali da kada ne implementirate X i Y, stanice umiru svaki put.”

Vrijeme će pokazati je li on u pravu, ali nema sumnje da će tim nastaviti poboljšavati tehnike u nadi inženjerskih bakterija koje mogu proizvesti nove vrste bjelančevina koje se mogu koristiti u lijekovima i materijalima budućnosti.

 

 

Comments

comments

LEAVE A REPLY