Stworzono bakterię odporną na atak wirusów dzięki uproszczonemu kodowi genetycznemu

„`html

Dzięki długoletnim badaniom naukowcy opracowali wyjątkową bakterię z uproszczonym kodem genetycznym, co sprawia, że jest ona odporna na wirusy i posiada potencjał do dodania nowych funkcji w przyszłości. Syn57 rozwija się wolniej niż naturalne bakterie, ale niesie ze sobą możliwości nowatorskich rozwiązań w produkcji leków, medycynie czy elektronice, dzięki możliwości kodowania innych aminokwasów. Autorzy projektu nieustannie testują i dążą do dalszej optymalizacji. Bakteria o bardziej wydajnym kodzie genetycznym niż jakikolwiek inny organizm na Ziemi została stworzona przez naukowców. Nazywa się „Syn57” i jest to bioinżynieryjny szczep E. coli, wykorzystujący siedem kodonów mniej niż całe życie na naszej planecie. Kodon to trzyznakowa sekwencja występująca w DNA i RNA, która dostarcza instrukcji dla aminokwasów.

Przez miliardy lat życia na Ziemi używano 64 kodonów do kodowania aminokwasów. Badacze w 1966 roku złamali kod, dokładnie określając, które kodony odpowiadają poszczególnym 20 aminokwasom. DNA składa się z czterech liter: adeniny (A), tyminy (T), guaniny (G) i cytozyny (C), a komórka odczytuje je w zestawach po trzy – taki zestaw to kodon, a każdy kodon reprezentuje jeden aminokwas, który buduje białka. Naukowcy odkryli, że niektóre kodony były zbyteczne, ponieważ do budowy białek wystarczy 20 różnych aminokwasów. Z tego powodu pojawił się pomysł na wyeliminowanie niepotrzebnych kodonów w celu stworzenia bardziej wydajnego organizmu.

W 2010 roku naukowcy szczegółowo opisali kroki, które podjęli, by stworzyć pierwszą syntetyczną komórkę bakteryjną. Osiągnięcie to zajęło około 15 lat i było kosztowne, ale wciąż było to w pełni funkcjonalne z 64 kodonami. Dopiero w 2019 badacze z Uniwersytetu Cambridge przebudowali nici E. coli, zmniejszając liczbę kodonów do 61. Udało im się dowieść, że życie może funkcjonować z prostszym kodem genetycznym. Teraz osiągnęli kolejny przełom.

Tworzenie „Syn57”

Tworzenie „Syn57” wymagało żmudnego procesu precyzyjnej modyfikacji ponad 101 000 linii kodu genetycznego, przy wsparciu najnowocześniejszych technologii syntezy DNA. Bakteria została zaprojektowana od podstaw, pomijając od samego początku pewne zbędne kodony. Na każdym etapie naukowcy monitorowali stan zdrowia bakterii i testowali różnorodne strategie kompresji kodonów na niewielkim fragmencie genomu. Mapowanie i korekta na każdym etapie syntezy były często kluczowe dla umożliwienia przejścia do następnych kroków.

Wyzwania i sukces

Eksperymenty pomogły zidentyfikować wadliwe projekty i doprowadziły do poprawek, które dostroiły cały syntetyczny genom. Mimo chwil zwątpienia naukowcom udało się znaleźć rozwiązanie – nowy mikroorganizm funkcjonuje przy użyciu zaledwie 57 kodonów.

Zalety nowego mikroorganizmu

Bakterie rosły na galaretowatej powierzchni i w pożywnym płynie, choć cztery razy wolniej niż ich naturalne odpowiedniki. To odkrycie otwiera możliwość dalszego rozszerzania kodu genetycznego. Nowy model jest nieczytelny dla naturalnych wirusów, co czyni bakterię na nie odporną. Może to przynieść obniżenie kosztów i większą niezawodność produkcji leków poprzez eliminację kosztownego zagrożenia, jakie stwarzają obecnie wirusy. Ponadto, dodatkowe miejsca w genomie można wykorzystać do wprowadzenia innych aminokwasów, które mogłyby znaleźć zastosowanie w medycynie lub elektronice.

Przyszłe innowacje

Autorzy starają się teraz udoskonalić swoje osiągnięcie, poszukując nowych możliwości rozwoju tego zaawansowanego mikroorganizmu.

„`