Синтетическая жизнь БАКТЕРИЯ КРЕЙГА ВЕНТЕРА

БАКТЕРИЯ КРЕЙГА ВЕНТЕРА

Начало 2008 г. ознаменовалось сенсационным событием. Американский биолог и предприниматель Крейг Вентер во всеуслышание заявил, что ему удалось синтезировать первый в мире искусственный геном.

Крейг Вентер - фигура в научном сообществе сколь известная, столь и неоднозначная. В 90-е годы прошлого века он был одним из самых активных участников гонки по расшифровке человеческого генома. Основанная им частная биотехнологическая компания Celera Genomics за три года создала “черновой” вариант расшифрованного генома человека. Однако Вентер не выложил его для всеобщего доступа, а продавал, чем сильно подпортил себе репутацию. Затем он ушел из Celera Genomics и основал Институт геномных исследований и Институт Крейга Вентера (J Craig Venter Institute, JCVI), задачей которых было не только исследование геномов, созданных природой, но и синтез новых, “по образу и подобию”. В 2008 г. усилия ученых, похоже, увенчались успехом. По словам Крейга Вентера, его команде удалось не только собрать из химических элементов геном паразитической бактерии, но и внести в него изменения. Конечно, это только первый шаг к созданию биороботов, запрограммированных для выполнения специальных целей, но ведь лиха беда начало.

ПРЕВРАЩЕНИЕ ВИДОВ

Первый сенсационный результат был получен командой Крейга Вентера в июле прошлого года. Ученым удалось пересадить геном одного вида бактерий Mycoplasma capricolum в геном другого вида бактерий Mycoplasma mycoides. После этого им оставалось только с изумлением наблюдать, как под действием пересаженного генома бактерия одного вида фактически превратилась в бактерию другого вида.

Собственно, отдельные гены биологи перемещают от одного организма к другому уже давно, но целый геном - более миллиона пар нуклеотидов - был пересажен впервые. О том, что он “заработал” в бактерии-реципиенте, ученые узнали, проанализировав состав бактериальных белков после пересадки - это были белки бактерии-донора. Крейг Вентер сравнил этот процесс с “превращением компьютера Макинтош в PC за счет инсталляции операционной системы”.

Мировое научное сообщество по достоинству оценило это событие как важный шаг в сторону создания синтетической жизни. Хотя механизм того, как внедренная извне ДНК перепрограммирует клетку “хозяина”, ученым неясен до сих пор.

ГЕНОМ “СДЕЛАЙ САМ”. ИНСТРУКЦИЯ ПРИЛАГАЕТСЯ

Вернемся к последней сенсации. Геном бактерии Mycoplasma genitalium в лаборатории JCVI синтезировала группа из 17 исследователей под руководством Гамильтона Смита, нобелевского лауреата по физиологии и медицине 1978 года. Подробности были опубликованы в журнале Science. В чем же состоит достижение?

Ученые с нуля построили двойную спираль ДНК, свернутую в кольцо (как положено у бактерий) длиной 582 тысячи пар нуклеотидов. (Напомним, что именно нуклеотиды четырех видов - это “кирпичики”, из сочетания которых состоит любая молекула ДНК). Более полумиллиона нуклеотидов - это огромная длина: если записать геном бактерии десятикеглевым шрифтом, он займет 147 страниц текста! Самая длинная синтезированная до сих пор молекула ДНК имела в длину всего 32 тысячи пар нуклеотидов, теперь же ученые превысили этот рекорд более чем в 20 раз. К тому же собрали не какой-то там участок, а полный геном. Надо сказать, что живой организм для своих целей исследователи выбрали малосимпатичный.

Mycoplasma genitalium - это паразитическая бактерия рода микоплазма, которая живет в мочеполовых путях и вызывает воспалительное заболевание уретрит. Однако у этой бактерии есть одно несомненное достоинство - она обладает самым маленьким геномом, в его состав входит всего 485 генов. (Снова напомним, что ген – это участок молекулы ДНК, в котором закодирована информация о строении белка.) Считается, что Mycoplasma genitalium – простейший с генетической точки зрения организм, способный жить самостоятельно.

Важно и то, что геном Mycoplasma genitalium генетики Крейга Вентера собрали из химических соединений, а не использовали для этого части цепочек ДНК разрушенных бактерий, как, к слову, делали японские ученые. Процесс был многоступенчатым. Сначала ученые синтезировали 101 “кассету”, каждая из 5-7 тысяч пар нуклеотидов. Чтобы соединить их, они прибегли к помощи испытанного союзника биологов и биотехнологов – кишечной палочки (E.coli). Нуклеотидные “кассеты” имели перекрывающиеся участки, которые благодаря ферментам в клетках бактерий соединялись. Таким путем было полу чено 25 цепочек каждая длиной 24 тысячи пар нуклеотидов. Затем их соединили в 72-тысячные нуклеотидные цепочки, что составляет одну восьмую генома, а их – в 144-тысячные, что составляет четверть генома. Собрать же целый геном из четырех четвертинок кишечная палочка уже не смогла, и ученые обратились к дрожжам. В клетках дрожжей полумиллионная бактериальная ДНК была собрана воедино и замкнулась в кольцо. Полученный геном ученые назвали Mycoplasma genitalium JCVI- 1.0. Таким образом, они подчеркнули его искусственную природу, включив в название аббревиатуру института.