Forskere har byttet genomet af tarmkim E. coli ud med et kunstigt

Mikrofotografi af E. coli NIAID

Forskere siger, at de har erstattet alle generne fra E coli bakterier med en komplet kopi af genomet syntetiseret i laboratoriet. Det er et skridt i retning af at skabe bakterier, der er genetisk skræddersyet til at lave et specifikt materiale som Kevlar eller andre polymerer.

Forskere ved University of Cambridge rapporterer i naturen hvordan de på en trinvis måde gradvist erstattede hele organismens genom – den har 4 millioner DNA-bogstaver – med kunstigt fremstillede gener.

Det tog to år, men vi vil gerne nå det til det punkt, hvor vi kan fremstille nye syntetiske genomer på mindre end en måned, siger Jason Chin, biolog fra UK Medical Research Council, der ledede holdet. Det ville accelerere feltet massivt, antallet af ting, vi kan lave og teste.

De første syntetiske bakterielle genomer blev skabt i 2008 og 2010 på J. Craig Venter Institute. Men E coli genomet, som er fire gange deres størrelse, sætter ny rekord.

Et separat konsortium forsøger at skabe bagegær med kunstige gener, men det projekt er endnu ikke afsluttet.

Ved at erstatte bakteriens genom forenklede Chins team det også ved at erstatte nogle af de tre-bogstavs DNA-instruktionssæt eller kodoner, som celler bruger til at bestemme, hvilke af 20 aminosyrer de vil tilføje til et protein.

I sidste ende Chin's E coli har kun 61 kodoner i stedet for de sædvanlige 64.

Det betyder den nye art af bakterier, kaldet Syn61 , har ikke kun menneskeskabte gener, men viser også, at en organisme kan leve med, hvad det britiske hold kalder en komprimeret genetisk kode.

Den ene er en teknisk bedrift; den anden fortæller dig noget grundlæggende om biologi, og hvor formbar den genetiske kode egentlig er, siger Chin.

Forenkling af E coli genom betyder, at de ubrugte dele af koden nu er frie til at gøre andre ting. For eksempel kunne de genbruges, så bakterier laver proteiner, der involverer en hvilken som helst af et par hundrede aminosyrer, som livet normalt ikke gør brug af. Det kan føre til fremstilling af usædvanlige polymerer i bakterier, som det materiale, der går i skudsikre veste.

Der er også et videnskabeligt spørgsmål, siger Chin. Lige siden 1960'erne, hvor forskerne først knækkede koden, har det været uklart, præcis hvorfor det fungerer, som det gør - ud af så mange muligheder, hvorfor denne?

I 1968 foreslog Francis Crick, medopdageren af ​​DNA's kemiske struktur, teorien om den frosne ulykke. Når først grundlæggende livsformer udviklede sig, foreslog han, blev tripletkoderne låst på plads, fordi enhver afvigelse fra det universelle program ville være en stor ulempe. Ved at fjerne kodoner bryder vi det fælles sprog, siger Chin. Vi frigør koden.

skjule