Японские генетики сумели создать искусственную геномную ДНК, которая успешно реплицировалась («размножалась») и эволюционировала вне клетки. Об этом группа исследователей из Токийского университета сообщила в ACS Synthetic Biology.
Во всех живых организмах геномная ДНК непрерывно реплицируется с помощью белков-ферментов, которые закодированы в ней же. Одна из фундаментальных особенностей живого – размножение. До сих пор никому не удалось создать какие-либо искусственные структуры, которые могли бы размножаться.
В способной к размножению системе информацию из генов в ДНК нужно переводить в РНК, затем по ней собирать белки, которые помогут осуществлять и в течение длительного времени поддерживать дальнейшую репликацию ДНК.СПРАВКА. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – одна из трех основных макромолекул (помимо РНК и белков), которая обеспечивает хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Код записан в последовательности нуклеотидов, он содержит данные о структуре различных видов РНК и белков. Структура ДНК расшифрована в 1953 году. У подавляющего большинства живого она состоит не из одной, а из двух цепей. Общая длина молекул ДНК в теле одного человека – порядка 1011 км.
Пока невозможно создать реакционную клеточную систему, в которой гены, необходимые для репликации ДНК, экспрессируются одновременно с выполнением своих функций. Пока что такой механизм, идеально работающий в живых организмах, не воссоздан искусственно.
Японские генетики экспериментировали с очень упрощенной искусственной системой репликации. Использованы всего два гена, кодирующие ферменты репликации – ДНК-полимеразу Phi29 и Cre-рекомбиназу. Молекулярную систему заключили в микроскопические капли воды, «обернутые» в липидную (жировую) пленку, и выполнили последовательные циклы разбавления.
Такая бесклеточная система «в пробирке» заработала: авторы получили двухмесячный процесс непрерывной трансляции белков и репликации оригинальной кольцевой ДНК с помощью кольцевой ДНК с закодированными вышеупомянутыми генами. За это время эффективность репликации автономно повысилась на порядок, пишут они.
Авторы подытожили, что их успех дает надежду на разработку в будущем искусственных клеток.
Добавляя разные гены для транскрипции и трансляции, в будущем можно разработать полнофункциональные клетки, которые могут расти автономно; для этого им достаточно будет «скармливать» низкомолекулярные соединения вроде аминокислот и нуклеотидов.
