Ученым удалось изменить генетический код

Исследователям из Массачусетского технологического института в сотрудничестве с коллегами из Гарварда удалось необычайное. Они обнулили значение одного из триплетов генетического кода бактерии Escherichia coli — то есть изменили генетический словарь живого организма.

Как сообщают ученые на страницах журнала Science, бактерия перенесла операцию нормально. Чтобы понять всю суть этой феноменальной работы, следует вспомнить, что каждый белок представляет собой строго индивидуальную последовательность аминокислот.

Порядок аминокислот, в котором они выстраиваются от одного конца белковой молекулы до другого, записан в ДНК с помощью генетического кода: каждой соответствует, так сказать, слово из трёх нуклеотидных букв — триплет, или кодон. Не углубляясь в тонкости белкового синтеза, заметим, что последовательность триплетов служит матрицей для построения полипептидной цепи. Но у генетического кода есть одна базовая особенность, которую называют вырожденностью кода: каждой аминокислоте соответствует несколько трёхнуклеотидных слов. Более того, даже сигнальные триплеты, означающие начало и конец синтеза белковой молекулы, существуют не в единственном числе: есть несколько старт- и стоп-кодонов. У кишечной палочки таких стоп-кодонов три: TAG, TAA и TGA, где Т — это азотистое основание тимин, А — аденин, G — гуанин. Все они выполняют одну и ту же работу — сигнализируют белок-синтезирующему конвейеру, что полипептидная цепь готова и пора отпускать ее "на волю".

Как сообщает Сейчас, ученые решили заменить все кодоны TAG на ТАА. Было синтезировано 314 фрагментов ДНК, которые в точности повторяли участки бактериальной хромосомы с TAG-кодонами, только TAG в них был заменен на ТАА. Эти фрагменты ДНК исследователи ввели в бактериальные клетки и в итоге получили около 30 штаммов кишечной палочки, у которых в том или ином месте произошли замены. Чтобы получить штамм, у которого все TAG будут заменены на ТАА, ученые использовали способность бактерий к взаимообмену генетической информацией в процессе конъюгации. В результате нескольких циклов конъюгации между "недоделанными" штаммами образовалась бактерия, несшая все необходимые замены. Но, поскольку в молекулярном аппарате клетки есть белковые молекулы, которые предназначены для распознавания кодона TAG, у бактерий пришлось вырезать из генома и эти распознающие белки. В итоге в генетическом словаре образовалось слово, которое не значило ничего.

Просто представьте, что всем знакомая последовательность букв "с-т-о-л" перестала обозначать известный деревянный-железный-пластиковый предмет на четырех ножках, и теперь этот "с-т-о-л" может соотноситься с чем угодно. Следует подчеркнуть, что это не точечная мутация, не перестановка аминокислот в гене какого-то одного белка. Этим методом редактируется сам генетический язык. Новому кодону можно приписать обозначение другой аминокислоты — как уже существующей в природе, так и абсолютно новой, синтезированной в лаборатории. На сегодня существует несколько таких искусственных аминокислот, но ученые столкнулись с проблемой, как внедрить их в геном. Теперь же им предлагают относительно простой и быстрый способ перепрограммирования хромосомы и перестройки природных белков. Таким образом можно получить, например, бактерию, устойчивую к вирусам, поскольку вирусы работают с природными белками и будут весьма озадачены, наткнувшись на целую кучу непонятных искусственных творений. Сейчас полным ходом идут работы по созданию синтетических организмов: исследователи пытаются создать бактерию "с нуля", написав для нее целый геном.

Метод редакции генетического кода может в значительной степени упростить эту задачу. Если экспериментам подобного рода и дальше будет сопутствовать успех, то в дальнейшем уже не придётся долго и кропотливо выискивать существующие бактериальные штаммы, питающиеся, например, нефтью. Можно будет просто синтезировать микроорганизм с нужными пищевыми пристрастиями, пишет compulenta. И очередная авария, допустим, на какой-нибудь нефтедобывающей морской платформе не будет выглядеть глобальной катастрофой с необратимыми последствиями.

Ещё в разделе

Расшифрован геном голого землекопа

Расшифрован геном голого землекопа

Британские ученые расшифровали геном голого землекопа, мелкого грызуна, который не болеет раком и живет дольше всех своих сородичей - до 28 лет

Расшифрован геном Тасманийского дьявола

Расшифрован геном Тасманийского дьявола

Генетики сообщили о том, что им удалось расшифровать полный геном двух тасманийских дьяволов

Человечество мутирует медленно, но верно

Человечество мутирует медленно, но верно

Процесс мутации — обычное явление, которое характеризуется передачей информации на генном уровне от родителя к ребенку.

Ученые выявили участки ДНК, способствующие появлению головной боли

Ученые выявили участки ДНК, способствующие появлению головной боли

Генетические маркеры, расположенные в участках ДНК, отвечающих за формирование рецепторов холода и глутаматных рецепторов, определяют склонность человека к мигрени.[

Генетическую селекцию изобрели еще пещерные люди

Генетическую селекцию изобрели еще пещерные люди

Японские генетики установили, что древние люди ещё десять тысяч лет назад скрещивали различные штаммы риса для создания идеальной версии культуры

У женского бесплодия, возможно, существуют генетические причины

У женского бесплодия, возможно, существуют генетические причины

Вариант гена, который участвует в регуляции уровня холестерина в крови, помимо этого, воздействует на выработку прогестерона – женского полового гормона. Именно это обстоятельство может стать причиной множества случаев женского бесплодия, утверждают иссле

Ученые расшифровали геном дыни

Ученые расшифровали геном дыни

Биологам из Университета штата Техас удалось полностью расшифровать геном обыкновенной дыни

Обнаружен ген, отвечающий за врожденные дефекты сердечно-сосудистой системы

Обнаружен ген, отвечающий за врожденные дефекты сердечно-сосудистой системы

Ученые из Королевского колледжа Лондона (King’s College London) обнаружили ген, отвечающий за врожденные дефекты сердца, конечностей и кровеносных сосудов.

В Великобритании обнаружен первый в истории науки человек с дополнительным блоком ДНК

В Великобритании обнаружен первый в истории науки человек с дополнительным блоком ДНК

Двухлетний британец Элфи Клэмп стал первым в истории мировой науки человеком, у которого обнаружен дополнительный блок /нуклеотид/ ДНК.

Выявлены гены, отвечающие за принятие решений

Выявлены гены, отвечающие за принятие решений

Ученые выявили гены, влияющие за принятие решений. Такое открытие сделала группа ученых под руководством Корнелии Баргман из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке

Решена одна из величайших загадок биологии

Решена одна из величайших загадок биологии

Международная группа ученых впервые обнаружила механизм, который контролирует репликацию (удвоение) молекулы ДНК.

Ген кролика помог комнатному растению эффективней очищать воздух

Ген кролика помог комнатному растению эффективней очищать воздух

Ученые из Вашингтонского университета установили, что ген кролика, вставленный в геном комнатного растения, значительно увеличивает его способность поглощать из воздуха вредные для здоровья примести: бензол и хлороформ.

Способны ли клеточные органеллы нагреваться?

Способны ли клеточные органеллы нагреваться?

Группа ученых, в которую вошли представители из нескольких стран смогли осуществить сложный эксперимент. Речь идет об измерении температуры митохондрий в живой клетке. Результаты исследования показали, что температура органелл в процессе работы составляет 50 градусов.

Растения, словно люди, способны устанавливать приоритеты

Растения, словно люди, способны устанавливать приоритеты

Результаты нового исследования показали, что растения, в случае нападения вредителей в первую очередь защищают цветки, а не листья, как было принято считать до настоящего момента. Кроме того, также стало известно, что при одновременном нападении гусениц, тли и патогенных бактерий, главным врагом по определению растения становится гусеница и, именно против нее, прежде всего, активируются защитные механизмы.

Первый полусинтетический организм – миф или реальность

Первый полусинтетический организм – миф или реальность

Научным сотрудникам из института Scripps удалось осуществить уникальный эксперимент. Суть исследования состояла в создании новых нуклеиновых оснований с дальнейшим их вживлением в ДНК. В результате проведения эксперимента генетики создали первую в мире полусинтетическую бактерию.

Теперь и аллигаторы смогут летать

Теперь и аллигаторы смогут летать

Благодаря длительным исследованиям ученые смогли определить гены, которые отвечают за формирование чешуи у рептилий и перьев у птиц. Полученная информация дала возможность вырастить эмбрионы аллигатора с измененными внешними покровами. Конечно, достигнуть положительного результата удалось только при посредстве генетических манипуляций.

В теле нематод выявили уникальный ген

В теле нематод выявили уникальный ген

Специалисты из Калифорнийского университета выяснили, что в нематодах Caenorhabditis elegans присутствует ген, несущий ответственность за кодирование вредного для червя токсина. Ген не считается полезным для червя и не исчезает в процессе естественного отбора, так как отвечает еще и за синтез противоядия, которое необходимо для выживания потомства в теле матери.

Найдены новые микроорганизмы с новым механизмом адаптации

Найдены новые микроорганизмы с новым механизмом адаптации

Американские ученые смогли обнаружить ряд ранее неизвестных организмов, которые постоянно мутируют. Склонность к постоянной мутации зависит от генетического механизма, называемого регенерирующим разнообразием ретроэлемента.

Генетики раскрыли механизм эволюции бактерий

Генетики раскрыли механизм эволюции бактерий

Ученые из Института Броуда и Гарвардского университета смогли найти мутации, которые стимулируют появление бактерий с уникальными свойствами. В частности речь идет об устойчивости к антибиотикам разного типа. Более того, такая устойчивость позволяет микроорганизмам провоцировать неизлечимые патологии.

Американцы создали асоциальных муравьев

Американцы создали асоциальных муравьев

Американские ученые из Рокфеллеровского университета смогли создать уникальных муравьев. В частности речь идет о генетически модифицированных насекомых, которые избегают своих сородичей. Благодаря своему творению, исследователи выяснили, что взаимодействие муравьев между собой, а затем дальнейшее формирование колонии происходит при посредстве обонятельных рецепторов, находящихся в усиках.

Оценка:

серж 30.12.2012 23:42

Интересно что будет если если такая бактерия, питающаяся нефтью, попадет в нефтяной пласт?

ondatr 31.12.2012 12:12

А они там всегда есть. Поэтому (в т.ч.) нефть всегда "газирована" сероводородом и углекислотой. Но кроме нефти, им нужно что-то, чтобы ее окислить.