Генетики создают революционный синтетический организм
Исследователи из Йельского университета совершили значительный прорыв в области синтетической биологии, создав геномно-перекодированный организм (GRO) под названием «Ochre». Этот организм, описанный в статье, опубликованной в журнале Nature, представляет собой важный шаг в разработке синтетических белков с новыми свойствами, которые могут найти применение в медицине, биотехнологии и промышленности.
Основное достижение заключается в том, что ученые смогли переписать генетический код организма, сжав избыточные кодоны в один. Кодоны — это последовательности из трех нуклеотидов в ДНК или РНК, которые кодируют определенные аминокислоты, служащие строительными блоками для белков. В природе существует несколько кодонов, которые выполняют одинаковые функции, что делает генетический код избыточным.
Исследователи из Йеля устранили эту избыточность, создав организм с одним стоп-кодоном (TAA), освободив другие кодоны для кодирования нестандартных аминокислот. Это открывает возможность создания синтетических белков с уникальными химическими свойствами, которые могут быть использованы для разработки новых биотерапевтических средств и биоматериалов.
Работа основана на предыдущих исследованиях, включая создание первого GRO в 2013 году. Новый организм, Ochre, представляет собой более совершенную версию, в которой генетический код был перепрограммирован для включения нестандартных аминокислот. Это стало возможным благодаря тысячам точных правок в геноме, а также использованию искусственного интеллекта для проектирования и реинжиниринга ключевых компонентов клетки, таких как рибосомы и транспортные РНК.
Одним из ключевых преимуществ этой технологии является возможность создания белков с программируемыми свойствами. Например, синтетические белки могут быть разработаны для снижения иммуногенности, что делает их более безопасными для использования в медицинских препаратах. Кроме того, такие белки могут обладать улучшенными физико-химическими свойствами, такими как повышенная проводимость или устойчивость к деградации, что делает их привлекательными для использования в промышленности.
Исследователи подчеркивают, что их работа не только расширяет фундаментальные знания о пластичности генетического кода, но и открывает новые горизонты для практических приложений. Например, в 2022 году команда уже продемонстрировала возможность использования GRO для создания белковых препаратов с контролируемым периодом полураспада, что может значительно улучшить эффективность и безопасность лекарств.
Сотрудничество между лабораториями Фаррена Айзекса и Джесси Райнхарта, начавшееся в 2010 году, сыграло ключевую роль в этом достижении. Айзекс, чьи интересы лежат в области проектирования геномов, и Райнхарт, специализирующийся на изучении белков, объединили свои усилия для создания этой инновационной платформы. Их работа демонстрирует, как фундаментальные исследования могут привести к практическим решениям, способным изменить будущее медицины и биотехнологии.
В целом, создание Ochre представляет собой важный шаг в направлении разработки синтетических организмов с полностью перепрограммированным генетическим кодом. Это открывает новые возможности для создания биоматериалов и биотерапевтических средств с уникальными свойствами, которые могут принести значительную пользу обществу и здоровью человека.