Ученые приблизились к переписыванию генетического кода

Генетическая информация об организме записана в его ДНК — линейной полимерной молекуле, состоящей из четырех типов «букв» (нуклеотидов) — их обозначают как А, Т, Г и Ц. Определенные сочетания троек этих «букв» (кодоны) кодируют те или иные аминокислоты — элементарные «кирпичики», из которых состоят белки. Соответствие между тройками нуклеотидов и аминокислотами задается генетическим кодом. Одна из его характеристик — избыточность: сочетаний троек нуклеотидов больше, чем соответствующих им аминокислот.

Авторы новой работы опирались именно на свойство избыточности генетического кода. В своей работе попробовали заменить все так называемые стоп-кодоны одного типа на стоп-кодоны, состоящие из другого сочетания нуклеотидов. Стоп-кодоны кодируют не аминокислоту, а один из «знаков препинания», которые необходимы ферментам для правильного считывания генетического кода. В данном случае этот знак препинания был точкой.

Большинство организмов задействуют три типа стоп-кодонов — ТАГ, ТАА и ТГА. Ученые заменяли все последовательности ТАГ (всего в геноме кишечной палочки Escherichia coli их 314) на ТАА. На первой стадии работы исследователи искусственно синтезировали 314 коротких фрагментов ДНК E. coli, в норме содержащие последовательность ТАГ, замененную на ТАА. Чтобы вставить искусственные последовательности в геном бактерий, специалисты загоняли их внутрь клеток при помощи разрядов тока. В итоге ученые получили 31 линию E/ coli, каждая из которых несла 10 модифицированных последовательностей, и одну линию с четырьмя измененными стоп-кодонами.

На следующей стадии эксперимента ученые добивались, чтобы все измененные стоп-кодоны оказались в геноме одной клетки. Для этого исследователи последовательно скрещивали между собой бактерий из полученных на первой стадии линий. Бактерии обменивались генетическим материалом, и в некоторых случаях в этом обмене участвовали регионы ДНК, содержащие измененные стоп-кодоны. В итоге авторам удалось получить линию E. coli, у которой все стоп-кодоны ТАГ были заменены на ТАА.

После этого ученые вырезали из ДНК бактерий ген, кодирующий фермент, который распознает последовательность ТГА как стоп-кодон. Таким образом, исследователи получили организм, пригодный для того, чтобы последовательность ТГА в его генетическом коде соответствовала некой новой аминокислоте.

Технология, созданная авторами новой работы, в перспективе поможет ученым создавать организмы с измененным генетическим кодом. Теоретически, такие организмы будут устойчивы к вирусам, которые больше не смогут использовать белоксинтезирующий аппарат клеток с измененным кодом, сообщает Lenta.Ru.