Текст: Надтока Світлана,
22 листопада 2021, 17:31
Фото: pixabay.com
Створено першу штучну геномну ДНК
Японські фахівці змогли запустити процес позаклітинної реплікації в ДНК і водночас використали нуклеїнові кислоти й білки.
Вчені з Токійського університету на чолі із професором Ічихаші Норікадзу створили першу штучну геномну ДНК, яка може відтворюватися та розвиватися поза клітиною. Результати дослідження опублікував журнал
ACS Synthetic Biology, повідомляє
Phys.org.
Як відомо, здатність до розмноження та розвитку – одна з визначальних характеристик живих організмів. До цього часу не вдавалося створити штучні матеріали з такими характеристиками.
Щоб штучна молекулярна система розмножувалася та розвивалася, генетична інформація, яку закодовано в ДНК, має бути переведена в РНК, треба, щоб було запущено експресію білків, тоді як цикл реплікації ДНК із цими білками має підтримуватися в системі протягом довгого часу.
Основна складність полягає в тому, що гени, які є необхідними для реплікації ДНК, одночасно мають виконувати свої функції з експресії.
Експресія генів – процес, під час якого спадкова інформація від гена (послідовності нуклеотидів ДНК) перетворюється на функціональний продукт – РНК чи білок.
Щоб обійти цю проблему, японські біологи замість складного механізму реплікації ДНК, до якого вдаються живі організми, створили штучну систему всього із двох генів – ферменту реплікації ДНК Phi29 і Cre-рекомбінази.
Молекулярну систему вклали в мікроскопічні краплі води, які були "огорнуті" ліпідною плівкою, і виконали послідовні цикли розведення.
Реплікація та еволюція штучної геномної ДНК поза клітиною // Фото: American Chemical Society / phys.org
Створена безклітинна система дозволила транслювати гени в білки і реплікувати вихідну кільцеву ДНК за допомогою кільцевої ДНК, що несе два гени, які є необхідними для реплікації. Більш того, вдалося покращити вихідну ДНК і збільшити ефективність її реплікації вдесятеро.
Запущений вченими цикл реплікації ДНК тривав 60 днів.
Дослідники вважають, що з додаванням необхідних для транскрипції та трансляції генів до розробленої ними штучної ДНК можна створювати штучні клітини, які можуть розростатися автономно під час живлення низькомолекулярними сполуками, такими як амінокислоти і нуклеотиди.
У майбутньому такі клітини можна буде використовувати для виробництва ліків і продуктів харчування.