Учёные сократили генетический код кишечной палочки E. coli до 57 кодонов вместо обычных 64.

от

ДНК и кодоны

ДНК и РНК содержат кодоны — последовательности из трёх нуклеотидов, которые либо предоставляют информацию о том, как сформировать белок с определённой аминокислотой, либо дают клетке сигнал остановиться во время синтеза белка. Всего существует 64 возможные комбинации кодонов, и они почти универсальны для всех живых организмов на Земле. Однако некоторые кодоны являются избыточными.

Для синтеза белка доступно 61 из 64 кодонов, а 3 используются в качестве стоп-сигналов. Это создаёт значительную избыточность кодонов.

Исследования по сокращению генетического кода

Некоторые исследования предполагают, что эта избыточность может помочь предотвратить мутации в ДНК. Однако сокращение генетического кода определённых организмов путём удаления ненужных частей также может быть полезным.

В 2019 году группа учёных сократила геном E. coli до 61 кодона из 64, внеся 18 214 изменений. Получившаяся версия была названа Syn61. Эта устойчивая к вирусам версия используется для создания более надёжных лекарств и новых материалов.

Дальнейшее сокращение генетического кода

Теперь другая группа учёных, некоторые из которых работали над Syn61, сумела дополнительно сократить генетический код E. coli до 57 кодонов, создав Syn57. Они недавно опубликовали свою работу в журнале Science.

Это сокращение потребовало значительных усилий. Команда внесла более 101 000 изменений в кодоны, разделив геном на 38 секций и тщательно заменив избыточные кодоны синонимичными кодонами — теми, которые выполняют ту же функцию. Каждый раз, когда производилась замена, исследователи должны были определить, не повредит ли она жизнеспособности бактерий, прежде чем переходить к следующему этапу.

Результаты

В итоге команде удалось сократить генетический код до 57 кодонов, заменив шесть смысловых кодонов и стоп-кодон синонимичными кодонами. Полученные бактерии действительно оказались живыми организмами, но исследователи обнаружили, что они растут примерно в четыре раза медленнее, чем родительский штамм. Это проблема, которую они надеются решить в будущем. Однако новый штамм демонстрирует отличный профиль экспрессии генов, что указывает на широкую физиологическую адаптацию.

Некоторые возможные применения этого нового штамма включают создание устойчивых к вирусам организмов для биотехнологии и промышленности, а также синтез белков и полимеров с новыми свойствами.

Авторы исследования говорят: «Эта работа демонстрирует, как синтез генома может переместить последовательности генома организмов в новые области пространства последовательностей, которые, возможно, не были доступны для естественной жизни».

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте