Американские ученые из Университета Джона Хопкинса смогли создать на одну треть искусственный живой микроорганизм, пишет журнал Science. Исследователи ещё на один шаг приблизились к цели создания сложного организма, геном которого был бы спроектирован и собран в лабораторных условиях с нуля.
Команда учёных, которая три года назад представила первую в мире функционирующую синтетическую дрожжевую хромосому, теперь добавила к списку ещё пять хромосом. В общей сложности специалисты создали треть генома пекарских дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae. Всё это кардинально расширяет возможности учёных, занимающихся геномной инженерией.
Международный консорциум, состоящий из более чем 200 учёных, который и создал синтетические хромосомы, рассчитывают создать полностью искусственный геном дрожжей к концу 2017 года. Вся ДНК этих одноклеточных грибов содержится в 16 хромосомах.
В 1996 году исследователи впервые получили описание первичной структуры микромолекулы в текстовом виде – генома эукариотов – одноклеточных пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Сейчас, более чем 20 лет спустя, в рамках проекта по созданию синтетического генома (Sc2.0), ученые смогли создать уже 5 синтетических хромосом дрожжей, что приближает их к конечной цели – перепроектировке всех 16 хромосом.
Отметим, что ранее мир уже увидел синтетический геном. Он принадлежал бактерии по «прозвищу» Синтия (Cynthia). В 2010 году всемирно известный генетик и глава собственного института JCVI Крейг Вентер (Craig Venter) создал синтетическую версию бактерии вида Mycoplasma mycoides — одного из простейших организмов на Земле. Для этого он пересадил синтетический геном, запрограммированный учёными, в живую клетку. На удивление организм работал по заданному сценарию и даже размножался.
Но бактерии имеют намного более простой геном, нежели дрожжи. Если рассуждать с точки зрения биологии, то дрожжи ближе по своей природе, скорее, к людям и животным, нежели к бактериям. В отличие от многих микроорганизмов их клетки содержат ядра (одним словом они являются эукариотами). Соответственно, синтезирование генома эукариота – это гораздо более трудная задача.
Это станет настоящим прорывом в микробиологии, так как впервые в истории человечества будет создан полностью искусственный живой одноклеточный микроорганизм.
Поскольку природные хромосомы сложно заменить, микробиологам пришлось постепенно заменять участки хромосом между похожими ДНК. После того как получены отдельные штаммы дрожжей, где на синтетическую была заменена только одна из 16 хромосом, ученые скрещивали штаммы друг с другом, чтобы их объединить.
По оценке авторов проекта, их открытие позволит более детально исследовать функции хромосом, генома и других процессов, определяющих работу ДНК.
Кроме этого, они смогут создать микроорганизмы, которые позволяют создать новое биотопливо или антибиотики, которые будут способны победить даже самую устойчивую инфекцию.
Также авторы исследования утверждают, что синтетические микроорганизмы будут более устойчивыми к экстремальным условиям, так как их можно использовать, например, для очистки воды от тяжелых металлов и прочих загрязнений.
