Биоархивация: учёные урезали избыточный генетический код кишечной палочки

Американские биоинженеры сократили генетический код E. coli с привычных 64 до всего 57 кодонов, лишив бактерию части её естественной избыточности. Новый штамм, названный Syn57, может стать основой для вирусоустойчивых организмов и фабрик по производству необычных белков и полимеров.

Кодоны — это тройки "букв" в ДНК (нуклеотидов), каждая из которых указывает, какую аминокислоту добавить в белок при его синтезе. В генетическом коде — 64 возможных комбинации таких троек, но всего 20 аминокислот, поэтому большинство кодонов дублируют друг друга. Например, четыре разных кодона могут означать одну и ту же аминокислоту.

E. coli (полное название — Escherichia coli) — это вид бактерий, обитающих в кишечнике человека и животных. Большинство штаммов безвредны и даже полезны: они помогают переваривать пищу и производят витамины. Но некоторые разновидности могут вызывать отравления и инфекции.

В лабораториях E. coli — один из главных "подопытных" организмов в биотехнологиях и генетике. С ней легко работать: она быстро растёт, её геном хорошо изучен, и учёные умеют заставлять её производить разные вещества — от инсулина до биотоплива. Поэтому когда учёные хотят проверить, можно ли жить с другим генетическим кодом — они пробуют это на E. coli.

Это не первая попытка "почистить" геном кишечной палочки. В 2019 году была создана версия Syn61, в которой осталось 61 кодон — она показала вирусоустойчивость и пригодность для промышленного биосинтеза. Теперь же команда, частично совпадающая с той, что работала над Syn61, пошла дальше: внедрив более 101 тысячи замен в 38 участках ДНК, они избавились от ещё шести "лишних" смысловых кодонов и одного стоп-кодона.

Бактерии с таким минималистским генетическим кодом живут, но растут медленнее примерно в 4 раза. Тем не менее, их гены работают иначе, и это открывает дорогу к созданию организмов, не просто улучшенных, а принципиально других — не похожих на то, что создала природа.

На фоне коммерческого интереса к устойчивым, программируемым микробам, которые могут безопасно производить лекарства, материалы и даже пищу, такие работы задают новый стандарт: переписывание генома может выйти за пределы естественной эволюции и дать человечеству "биологический код", более гибкий, управляемый и защищённый от внешних угроз — например, вирусов.

@antibiotech