Daļēji sintētiskā dzīvības forma tagad ir pilnībā bruņota un darbojas

William B. Kiosses, PhD, Scripps pētniecības institūts

Katra dzīvā būtne uz Zemes saglabā norādījumus par dzīvību kā DNS, izmantojot četras ģenētiskās bāzes A, G, C un T.

Visi, izņemot vienu, tas ir.

Floida Romesberga Sandjego laboratorijā un viņa dibinātā starta uzņēmumā audzē baktērijas ar paplašinātu ģenētisko kodu. Viņiem ir vēl divi burti, nedabisks pāris, ko viņš sauc par X un Y.

Romesbergs, Scripps pētniecības institūta laboratorijas vadītājs, vispirms grozīja baktērijas gēnus E. Coli 2014. gadā iemiesot jaunos DNS komponentus. Tagad mikrobi pirmo reizi izmanto savu paplašināto kodu, lai ražotu proteīnus ar tikpat neparastiem komponentiem.

Viņš saka, ka mēs vēlējāmies pierādīt ideju, ka katru informācijas uzglabāšanas un izguves posmu var izraisīt nedabisks bāzes pāris. Tā vairs nav zinātkāre.

Baktēriju sauc par daļēji sintētisku organismu, jo, lai gan tai ir paplašināts alfabēts, pārējā šūna nav mainīta. Tomēr MIT Linkolnas laboratorijas bioloģiskais inženieris Pīters Karrs saka, ka tas liecina, ka zinātnieki tikai sāk uzzināt, cik tālu dzīvi var pārveidot, jēdzienu, kas pazīstams kā sintētiskā bioloģija.

Mēs nezinām, kādi ir galīgie ierobežojumi mūsu spējai izstrādāt dzīves sistēmas, un šis dokuments palīdz parādīt, ka mēs neaprobežojamies ar četrām bāzēm, viņš saka. Manuprāt, tas ir diezgan iespaidīgi.

Cilvēce ir vīlusies, meklējot dzīvību uz Marsa vai Jupitera. Tomēr Sandjego augošie citplanētiešu mikrobi jau liecina, ka mūsu Zemes bioloģija nav vienīgā iespējamā. Tas liek domāt, ka, ja dzīvība attīstījās citur, tā varētu būt to darījusi, izmantojot ļoti dažādas molekulas vai dažādus spēkus, saka Romesbergs. Dzīve, kāda tā ir, var nebūt vienīgais risinājums, un var nebūt tas labākais.

Romesberga mēģinājumi izdēt ģenētisku dzeguzes olu baktērijās sākās pirms 15 gadiem. Pēc jaunu ģenētisko burtu kandidātu pāra izveidošanas pirmais solis bija pievienot tos baktērijas genomam un parādīt, ka tā var tos izmantot informācijas uzglabāšanai. Tas ir, vai organisms varētu izturēt pretdabisko DNS un arī to uzticīgi kopēt, kad tas sadalās?

Atbilde, ko viņa laboratorija parādīja 2014. gadā, bija jā. Bet agrīnās baktēriju versijas nebija pārāk veselīgas. Viņi nomira vai atbrīvojās no papildu burtiem savā DNS, kas tiek glabāti mini hromosomā, ko sauc par plazmīdu. Pēc Romesberga vārdiem, viņa darbiem trūka reālās dzīves stingrības.

Līdz šim gadam komanda bija izstrādājusi stabilāku baktēriju. Bet ar to nepietika, lai dīglim piešķirtu daļēji svešu kodu — tas bija jāizmanto, lai izveidotu daļēji svešu proteīnu. Par to šodien ziņo Romesberga komanda žurnālā Daba , saka, ka tas ir izdarīts.

Izmantojot papildu burtus, viņi uzdeva baktērijām ražot kvēlojošu zaļu proteīnu, kurā ir viena nedabiska aminoskābe. Mēs saglabājām informāciju, un tagad mēs to izguvām. Nākamā lieta ir to izmantot. Mēs darīsim lietas, ko neviens cits nevar, saka Romesbergs.

Organismam ar lielāku ģenētisko alfabētu praktiskais ieguvums ir tas, ka tam ir lielāks vārdu krājums — tas var apvienot olbaltumvielas ar komponentiem, kas parasti dabā nav sastopami. Tas varētu atrisināt dažas sarežģītas problēmas medicīnas ķīmijā, kas ir māksla veidot molekulas, lai tās darītu tieši to, ko vēlas ķermenis, un neko tādu, kas nav.

Tādu mērķu sasniegšanai ir Romesberga dibinātais startup ar nosaukumu Synthorx. Līdz šim tā ir savākusi 16 miljonus ASV dolāru un cer pārvērst zinātni par jaunām zālēm. Viena projekta mērķis ir izveidot jaunu interleikīna-2 versiju, pretvēža līdzekli ar dažām nepatīkamām blakusparādībām. Iespējams, daļēji sintētiskās baktērijas varētu to novērst, galvenajos punktos nomainot dažus neparastus komponentus. Šim uzņēmumam ir jātiek ārā no laboratorijas un jāiekļūst klīnikā, saka tā nesen uzstādītā izpilddirektore Laura Šovere.

Kārs saka, ka paplašinātam ģenētiskajam kodam var būt ne tikai saīsnes nodrošināšana jaunu īpašību programmēšanai proteīnos. Viņš arī domā, ka jaunās vēstules varētu tikt izmantotas, lai slēptu informāciju tādos veidos, ko citi biologi nevarēja viegli saskatīt. Tas varētu būt noderīgi, lai slēptu intelektuālo īpašumu vai, iespējams, maskētu bioieroci.

paslēpties