Ученые сумели заново переписать и синтезировать геном бактерии

Группа исследователей из Швейцарской высшей технической школы Цюриха адаптировала минимальный геном бактерии Caulobacter crescentus для облегчения его синтеза de novo.

Ученые сумели заново переписать и синтезировать геном бактерии

Группа исследователей из Швейцарской высшей технической школы Цюриха адаптировала минимальный геном бактерии Caulobacter crescentus для облегчения его синтеза de novo.

Чтобы это сделать, исследователи заменили примерно каждую шестую букву ДНК, но так, чтобы при этом остались прежними аминокислотные последовательности белков. После этих манипуляций выяснилось, что только 580 генов из 680 сохранили свою функциональность. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

В основу исследования легли сведения о минимальном наборе генов, необходимых для Caulobacter crescentus. Обычный геном этой пресноводной бактерии состоит из четырех тысяч генов, но в предыдущих исследованиях выяснилось, что только небольшая их часть жизненно ей необходима для выживания в лабораторных условиях — порядка 680 участков, включающих в себя белок- и РНК-кодирующие последовательности, а также регуляторные участки.

Минимальный геном этой бактерии представляет собой кольцевую молекулу, длина которой составляет примерно 800000 нуклеотидных пар, что очень много для синтеза de novo (то есть не на основе другой ДНК или РНК-матрицы). В 2009 году исследователи из лаборатории Крейга Вентера впервые синтезировали таким образом геном другой бактерии и на это у них ушло порядка сорока миллионов долларов и десять лет работы.

Несмотря на постоянное совершенствование методов, синтезировать длинные молекулы ДНК по-прежнему довольно сложно и дорого. Помимо проблемы с тем, чтобы просто «напечатать» длинную последовательность, возникает проблема в ее запутывании. Поскольку синтезируется только одна цепь из двух, она имеет свойство «залипать» сама на себя в комплементарных друг другу местах, наподобие того, как это обычно делают молекулы РНК.

Чтобы упростить задачу, Джонатан Венец (Jonathan Venetz) и его коллеги решили модифицировать минимальный геном так, чтобы он меньше запутывался. Вырожденность генетического кода подразумевает, что последовательность белка может быть записана в ДНК с использованием разных букв. Исследователи постарались изменить код без потери смысла, но при этом так, чтобы максимально облегчить синтез и оставить в нем поменьше комплементарных участков. Для этого им пришлось основательно переработать последовательность и заменить в ней примерно каждую шестую букву. Несмотря на то, что геном сделали практически заново, все закодированные в нем белковые последовательности должны были остаться прежними.

Геном сшили из отдельно синтезированных 236 сегментов, закольцевали и подсадили бактериям вместо обычного генома. По словам ученых, это обошлось им примерно в 120 тысяч долларов. Сравнив работу генов в обычном и синтетическом геноме исследователи выяснили, что лишь 580 из 680 генов оказались функциональны.

Это объясняется тем, что в геноме бактерии записаны не только белковые последовательности, но и регуляторные участки и молекулы РНК, для работы которых сохранение правильной конформации очень важно. По-видимому, не все из них оказались известны заранее, и поэтому подверглись «оптимизации», которая их и сломала. С этим результатом в руках авторы планируют создание третьей, полностью функциональной версии генома бактерии, в которой ошибки второй версии были бы исправлены. Они надеются, что нерабочие участки генома смогут рассказать о неизвестных ранее элементах минимального генома Caulobacter.

Источник: N+1

Подписывайтесь на канал «Хвилі» в Telegram, на канал «Хвилі» в Youtube, страницу «Хвилі» в Facebook.

Последние новости
Арахамия рассказал, когда Рада возьмется за новый закон о Донбассе

Арахамия рассказал, когда Рада возьмется за новый закон о Донбассе

Новый закон об ОРДЛО начнут разрабатывать только после следующего "нормандского саммита".
Рада на год продлила закон о статусе Донбасса: «Голос» и «Батькивщина» против

Рада на год продлила закон о статусе Донбасса: «Голос» и…

За закон проголосовали 320 народных депутатов. Не голосовали в полном составе фракции "Голос" и "Батькивщина".
Динозавры страдали от вшей: найден уникальный янтарь

Динозавры страдали от вшей: найден уникальный янтарь

Найден янтарь с пером динозавра, которому около 100 миллионов лет.
Новый Трудовой кодекс отменит все ограничения на сверхурочную работу

Новый Трудовой кодекс отменит все ограничения на сверхурочную работу

Проект дает право привлекать к работе ночью и сверхурочно женщин с детьми и без их согласия
Аэропорт Багдада обстреляли из реактивных установок «Катюша»

Аэропорт Багдада обстреляли из реактивных установок «Катюша»

Аэропорт расположен неподалеку от военной базы США. Обстрел обошелся без жертв и не спровоцировал перебои в работе аэропорта.
Рада планирует сегодня продлить особый статус Донбасса

Рада планирует сегодня продлить особый статус Донбасса

Особый порядок местного самоуправления на Донбассе планируют продлить до 31 декабря 2020 года.
На дне океана нашли тысячи загадочных объектов

На дне океана нашли тысячи загадочных объектов

Всего было обнаружено 5,2 тысячи таких формирований в районе площадью 1,3 тысячи кв.км
Кабмин подал Раде закон о запрете возврата ПриватБанка Коломойскому

Кабмин подал Раде закон о запрете возврата ПриватБанка Коломойскому

Кабмин предлагает урегулировать вопросы национализации банков
ГСНС обнаружила новых жертв на одесском пепелище

ГСНС обнаружила новых жертв на одесском пепелище

Данные по жертвам пожара в Одессе обновились
Россия высылает двух немецких дипломатов

Россия высылает двух немецких дипломатов

Немецким дипломатам дали семь дней для того, чтобы покинуть территорию России.
У Авакова на всех есть компромат – источник

У Авакова на всех есть компромат – источник

Один из бывших высокопоставленных правохранителей заявил, что у главы МВД есть много компромата на политиков.
Обнаружена смертельная опасность дневного сна

Обнаружена смертельная опасность дневного сна

Дневной сон повышает риск инсульта.
Минздрав поможет части украинцев оплачивать медицинские услуги страховкой

Минздрав поможет части украинцев оплачивать медицинские услуги страховкой

В следующем году Минздрав поможет украинцам оплачивать медпомощь
Пальчевский: «Надо нам использовать Россию»

Пальчевский: «Надо нам использовать Россию»

"Я сторонник того, чтобы изменили Конституцию"
Курс доллара упал до четырехлетнего минимума

Курс доллара упал до четырехлетнего минимума

Доллар подешевел до уровня 23,60 гривен
В Британии сегодня состоятся досрочные парламентские выборы

В Британии сегодня состоятся досрочные парламентские выборы

Джонсон рассчитывает, что новый парламент поддержит его соглашение по выходу Великобритании из ЕС.
Главнокомандующие стран НАТО соберутся в Украине

Главнокомандующие стран НАТО соберутся в Украине

Представители НАТО сообщили о приезде в Украину
В Минэнерго решили, кто из украинцев должен платить больше за электричество

В Минэнерго решили, кто из украинцев должен платить больше за…

Богатые украинцы будут платить больше
В древнеегипетских захоронениях найдены необычные артефакты возрастом 3,5 тысячи лет

В древнеегипетских захоронениях найдены необычные артефакты возрастом 3,5 тысячи лет

Впервые найдены конические головные уборы.
Изменения в Бюджетный кодекс опубликованы

Изменения в Бюджетный кодекс опубликованы

Закон направлен на урегулирование вопросов, связанных с подготовкой госбюджета-2020
В США перечислили самые мощные флоты в мире

В США перечислили самые мощные флоты в мире

Американский флот насчитывает 288 кораблей.
Сенцов рассказал, за что благодарен Путину

Сенцов рассказал, за что благодарен Путину

Сенцов озвучил, когда Путин вернет Крым и Донбасс и за что он благодарен ему
Xiaomi представила умное устройство для дома за 19$

Xiaomi представила умное устройство для дома за 19$

Расстояние между гаджетами умного дома и Xiaomi Gateway 3.0 может достигать 200 метров
В Киеве объявили «желтый» уровень опасности

В Киеве объявили «желтый» уровень опасности

В Киеве сегодня сильный туман.
Резников рассказал, почему отредактировали коммюнике Нормандского саммита

Резников рассказал, почему отредактировали коммюнике Нормандского саммита

Представитель Украины в ТКГ отметил, что коммюнике отрабатывалось, поскольку переговоры шли на разных языках.
В США приняли оборонный бюджет с санкциями против «Северного потока-2»

В США приняли оборонный бюджет с санкциями против «Северного потока-2»

Санкции направлены против компания, которые участвуют в строительстве газопровода.
В Анталии из-за сильных дождей объявлен «красный» уровень опасности

В Анталии из-за сильных дождей объявлен «красный» уровень опасности

В Анталии, Кемере, Серику, Кумлуджи, Финике выпадет рекордное количество осадков.
У партнера Джулиани обнаружили поступившие с российских счетов 1 млн долларов

У партнера Джулиани обнаружили поступившие с российских счетов 1 млн…

Парнаса обвинили в деятельности, направленной против посла США в Украине Мари Йованович
Украинцам объяснили, как новый транш МВФ повлияет на курсы валют

Украинцам объяснили, как новый транш МВФ повлияет на курсы валют

Мнения экспертов по поводу колебаний курса валют разделились
Зеленскому подсказали, как остановить эмиграцию украинцев

Зеленскому подсказали, как остановить эмиграцию украинцев

Это невозможно сделать без заметного роста экономики
Читай также