Zgrajena doslej največja sintetična bakterija

Znanstveniki z Univerze Cambridge so napravili umetno verzijo bakterije Escherichie coli z modificiranim genskim zapisom, ki s štirimi milijoni baznih parov postavlja nov mejnik v gradnji sintetičnih organizmov.

Leta 2010 je ekipa Craiga Venterja sestavila prvi umeten živi organizem in spisala zgodovino. Odtlej se raziskovalci pri ustvarjanju sintetičnega življenja lotevajo predvsem vprašanja, zakaj je genski zapis tak, kot je, saj njegova sestava ni v vseh pogledih intuitivna. Znatni deli zapisa so pomnoženi, zaradi česar so lahko znanstveniki na primer prepolovili velikost originalnega sintetičnega genoma bakterije Mycoplasma mycoides z enega milijona baznih parov na polovico. Novejši eksperimenti skušajo zmanjšati število kodonov - tripletov "črk" RNK, ki so osnovna enota zapisa gradnikov aminokislin, saj jih je veliko redundantnih. V bakteriji Escherichii coli je denimo sintezi dvajsetih beljakovin namenjenih kar 64 kodonov, vštevši tiste, ki signalizirajo začetek in konec sekvence v proizvodnem zapisu.

V Laboratoriju za molekularno biologijo Univerze v Cambridgu so zdaj uspeli napraviti sintetično inačico E. coli z 61 kodoni. Odstraniti so uspeli dva odvečna za beljakovino serin in enega zaključnega. Poleg tega je sam zapis s štirimi milijoni baznih parov absolutni rekorder in postavlja nov mejnik v tehnologiji sestavljanja umetnih genomov. Sekvenco so najprej v celoti dorekli digitalno, nakar so jo sintetizirali v glivah kvasovkah v 100-kilobaznih odsekih. Le-te so nato zaporedoma prenašali v obstoječe bakterije, dokler niso te nosile 500-kilobaznih novih delov genoma. Na koncu so morali osem bakterij z različnimi novimi deli zapisa uporabiti, da so z bakterijsko konjugacijo naposled sestavili povsem sintetičen organizem.

Umetne bakterije so bile rahlo drugačne oblike od naravnih in so se počasneje razmnoževale, a so bile po vseh pravilih žive. Gre za prvega sintetičnega evkarionta, dosežek pa je dodatno važen, ker je Escherichia coli delovni konj uporabne biokemije, saj med drugim že dolga desetletja proizvaja insulin za sladkorne bolnike. Sintetične inačice takšnih bakterij odpirajo pot ustvarjanju naprednih mikrobnih tovarn za množico nalog, od izdelave biogoriv in zdravil do razgradnje škodljivih snovi. Zato potekajo raziskave tudi v smeri iskanja povsem novih uporabnih aminokislin, ki bi jih proizvajale takšne bakterije.

Rekord bržkone ne bo dolgo ostal v Cambridgu, kajti v teku je že sinteza umetne verzije še ene pomembne bakterije, kvasovke Saccharomyces cervisiae, s kar dvanajstimi milijoni baznih parov v genomu. Drugod pa skušajo napraviti E. coli z zgolj 57 kodoni. Hitro se bliža čas, ko bodo genomi množice organizmov v naši okolici napravljeni po človekovi volji in ne več po navdihu naravne biološke evolucije.