Исследователи из Йеля и Гарварда перекодировали целый геном бактерии и усилили её способность сопротивляться вирусам. Это первый в мире случай полной перестройки живого организма.

«Это первый случай фундаментальной перестройки генетического кода», рассказывает доцент молекулярной, клеточной, и эволюционной биологии из Йеля Фаррен Айзекс. «Создание организма с новым генетическим кодом открывает нам возможность изменять его биологические функции множеством различных способов».

Создание геномно перекодированного организма может позволить учёным создавать новые мощные формы протеинов, которые смогут выполнять мириады задач – от борьбы с заболеваниями до создания новых классов материалов.

Протеины, которые закодированы в ДНК, состоят из 20 аминокислот и выполняют множество важных функций в живых клетках. Их аминокислоты закодированы полным набором из 64 комбинаций триплетов четырёх нуклеиновых кислот, которые составляют основу ДНК. Эти триплеты (наборы из трёх нуклеотидов) называются кодонами и являются генетическим алфавитом жизни.

Команда Айзекса задалась целью заменить различные кодоны по всему геному живой бактерии совершенно новыми комбинациями, создав таким образом аминокислоты, которые не встречаются в природе.

В своём новом исследовании они работали с кишечной палочкой с заменённым кодоном, который устраняет природный триггер остановки производства протеинов. Новый геном позволил бактерии сопротивляться заражению вирусом, ограничив производство природных протеинов, которые вирусы используют для заражения клеток. Затем Айзекс и его команда сумели конвертировать новый «останавливающий» кодон в другой тип – ответственный за кодирование новых аминокислот – и внедрить его в геном на манер «plug-and-play».

Эта работа подготавливает почву для преобразования перекодированных бактерий в живые фабрики, способные к биопроизводству новых классов «экзотических» протеинов и полимеров. Эти новые молекулы могут заложить основание нового поколения материалов, наноструктур, методов терапии, и механизмов доставки лекарств, говорит Айзекс.

«Поскольку генетический код универсален, мы стоим перед перспективой перекодирования геномов других организмов», говорит он. «Это имеет огромный потенциал для биотехнологической индустрии и может привести к созданию целых новых областей исследования и применения».