Новая буква в биологии | |
Биологи добавили в алфавит ДНК новые искусственные «буквы», которых не существует в природе. О том, почему ДНК не погибла, а, оказавшись в бактерии, смогла воспроизводиться, автор исследования рассказал «Газете.Ru». Ученые из сделали важный шаг к созданию синтетической жизни. Они создали биоинженерную бактерию, которая использует ДНК с двумя дополнительными искусственными «буквами». В ДНК вставили два , которых не существует в природе. Эта полусинтетическая ДНК способна к репликации — воспроизведению себя — в живой бактериальной клетке. Результаты эпохального достижения биологи , причем первый автор статьи — наш соотечественник Денис Малышев, работающий в . ДНК всех живых организмов состоит из «букв» — , основу которых составляют четыре азотистых основания (аденин, гуанин, тимин, цитозин). При построении двойной спирали ДНК они объединяются в пары A-T и C-G. «Мы создали живой организм, который использует кроме этих пар еще одну искусственную пару оснований, — объясняет руководитель работы профессор Флойд Роменсберг. — Это доказывает, что для хранения генетической информации возможны и другие решения кроме существующих в природе». Исследователи лаборатории Ромесберга уже с конца 1990-х годов работают над поиском молекул, которые могли бы расширить генетический алфавит. Это непростая задача, так как искусственные основания должны иметь такие же свойства химически объединяться в пару, как A-T и C-G. Эта пара должна быть стабильна и в то же время распадаться под действием фермента , так как при репликации ДНК первым шагом является разъединение цепей. Эту задачу ранее уже удалось решить «в пробирке» — ученые предложили ДНК несколько искусственных оснований (UBPs), которые она в себя приняла. В 2008 году ученые в лаборатории Ромесберга синтезировали основания d5SICS и dNaM, которые образуют пару. Они показали, что эта пара стабильна, но распадается под действием фермента ДНК-полимеразы.
Позже им удалось показать, что на полусинтетической ДНК образуется РНК. Остался последний шаг — вставить ДНК с лишними «буквами» в живую клетку. «Пара искусственных оснований отлично работала in vitro, но основной вызов состоял в том, чтобы проверить их работу в гораздо более сложной системе — в живой клетке», — говорит Денис Малышев. Ученые синтезировали кольцевую ДНК с искусственными основаниями – , и вставили ее в бактерию кишечной палочки E.coli. Основная задача состояла в том, чтобы проверить, будет ли полусинтетическая ДНК – воспроизводить себя. Для этого в среду, содержащую бактерии, добавили искусственные основания d5SICS и dNaM. Затем надо было добиться, чтобы основания присоединяли к себе сахара и фосфаты и превращались в нуклеотиды. В этом помог транспортный белок, который ученые выделили из одноклеточных водорослей. Ученые были поражены, когда увидели, что полусинтетическая ДНК реплицировалась с вполне приемлемой скоростью и точностью. Искусственные основания при этом не терялись, а биоинженерная кишечная палочка росла ненамного медленнее, чем обычная. «Большим прорывом является то, что мы получили управляемую систему, — подчеркивает Денис Малышев. — Когда мы прекращаем подачу в клетку искусственных оснований или транспортера трифосфатов, ДНК переходит на естественные основания, и d5SICS и dNaM просто исчезают из генома».
На следующем этапе исследователи должны проверить, возможна ли в клетке с лишними «буквами», то есть синтез РНК по ее матрице. Это первый этап в процессе синтеза белка. «В принципе, мы можем закодировать и получить совершенно новые белки, состоящие из искусственных аминокислот, — считает Ромесберг. — Это открывает огромные возможности для медицины будущего – мы сможем изготавливать белки по заказу для терапевтических целей. Другая возможная область применения — это нанотехнология и наноматериалы». Денис Малышев ответил на вопросы «Газеты.Ru»: — Как шла работа по поиску искусственных оснований? Затем был долгий процесс оценки и оптимизации ее работы in vitro («в пробирке). И , чем естественные пары. Результат дал нам возможность попробовать внедрить пару искусственных оснований в живой организм, что было очень амбициозной задачей. — Какие задачи вам надо было решить на этом этапе?
То есть основные наши прорывы: 1) синтетические основания эффективно внедрялись в ДНК, и она была способна к репликации; 2) использование транспортного белка для переноса их в клетку; 3) система редактирования ДНК принимала их и не удаляла. — Способна ли была полусинтетическая ДНК к синтезу РНК, к транскрипции? — Какие перспективы вы видите у своего достижения? Будут ли у него ли практические применения? Это позволит нам получать совершенно новые белки для создания лекарств, новых методов диагностики и совершенствования вакцин. Мы уже начали работать над транскрипцией (синтез искусственной РНК на искусственной ДНК) и трансляцией (синтез искусственных белков на искусственной РНК) в живой клетке. Мы собираемся развивать свою технологию на базе созданной компании Synthorx и будем работать с нашими партнерами над инновационными решениями в области медицины и биотехнологии. — Можно ли считать расширение генетического алфавита шагом к созданию синтетической жизни? — Как соотносится ваша работа с тем, что делает в этой области Крейг Вентер? Наша работа другая, и то, что мы сделали, не делал больше никто. Мы создали третью пару оснований для ДНК и показали ее работу в живом организме.
Читайте также:
Источник - |
Академия наук Республики Башкортостан
Государственное бюджетное научное учреждение «Академия наук Республики Башкортостан» решает задачи научного обеспечения развития Республики Башкортостан и ее многонационального народа, активно участвует в интеграции исследовательской, инновационной деятельности научных организаций, вузов и предприятий республики, укрепляет связи между наукой и образованием, развивает сотрудничество научных организаций республики с российским и мировым научными сообществами.
Сегодня Академия наук Республики Башкортостан – современное, мобильное, динамично развивающееся научное учреждение, координирующее научные исследования в Башкортостане. Вопросы интеграции фундаментальных и прикладных исследований, инновационной деятельности научных учреждений и вузов республики являются первостепенными в Академии наук Республики Башкортостан.
Пользователи могут получить оперативную и полную информацию об ГБНУ "Академии наук Республики Башкортостан" (ее структуре, учреждениях, тематике научных исследований, достижениях и открытиях, новостях и т.д.). Здесь также представлена история создания, становления и деятельности Академии наук Республики Башкортостан, информация о ее членах – известных ученых республики, страны, мира.