Синтетични биолози от Йейл успешно пренаписаха генетичния код на организъм - нов геномно прекодиран организъм (GRO) с един стоп кодон - използвайки разработена от тях клетъчна платформа, която позволява производството на нови класове синтетични протеини. Изследователите твърдят, че тези синтетични протеини обещават безброй медицински и промишлени приложения, които могат да бъдат от полза за обществото и човешкото здраве.

В ново изследване, публикувано в списание Nature, се описва създаването на забележителния GRO, известен като Ochre, който напълно компресира излишните (или „дегенеративни“) кодони в един кодон. Кодонът е последователност от три нуклеотида в ДНК или РНК, която кодира специфична аминокиселина, служеща като биохимичен градивен елемент за белтъците.

„Това изследване ни позволява да зададем фундаментални въпроси за податливостта на генетичните кодове“, казва Фарън Айзъкс, професор по молекулярна, клетъчна и развойна биология в Йейлския медицински факултет и по биомедицинско инженерство във Факултета по изкуства и науки на Йейл, който е съавтор на статията. „Той също така демонстрира възможността за инженериране на генетичния код, за да се придаде многофункционалност на протеините и да се постави началото на нова ера на програмируеми биотерапевтични средства и биоматериали.“

Този забележителен напредък се основава на проучване на екипа от 2013 г., публикувано в Science, в което се описва изграждането на първия подобен организъм. В това изследване изследователите демонстрират нови решения за защита на генетично модифицирани организми и за производство на нови класове синтетични протеини и биоматериали с „неестествени“ или създадени от човека химични вещества.

Ochre е важна стъпка към създаването на нередуциран генетичен код в E. coli, по-конкретно, който е идеално подходящ за производство на синтетични протеини, съдържащи множество различни синтетични аминокиселини.

Джеси Райнхарт, доцент по клетъчна и молекулярна физиология в Медицинския факултет на Йейл и съавтор на изследването, нарича пробива „дълбоко инженерство на целия геном, основано на над 1000 прецизни редакции в мащаб, който е с порядък, по-голям от всички инженерни постижения, които сме правили досега“.

„Това е вълнуваща нова платформена технология, която открива широк спектър от приложения за биотехнологиите както в академичната сфера, така и в търговския сектор“, казва Райнхарт. „Искаме да развием общите си научни познания, но също така искаме да дадем възможност за промишлени приложения, които да са от полза за обществото.“

Кодонът, последователност от три нуклеотида в ДНК или РНК, действа като „ръководство за употреба“ за синтеза на протеини, като указва на клетката коя от 20-те естествени аминокиселини да добави към нарастващата протеинова верига (или - в случая със стоп кодоните - сигнализира за прекратяване на протеиновия синтез). При този процес, известен като транслация, генетичната информация, носена в месинджър РНК (мРНК), чрез генетичния код диктува не само реда на аминокиселините, но и кога процесът да започне и да спре.

Новата клетка Ochre разширява тези възможности за използване при създаването на многофункционални биологични продукти. Понастоящем Айзъкс и Райнхарт са ангажирани като съветници на Pear Bio - биотехнологична компания под шапката на Йейл, която лицензира технологията за комерсиализиране на програмируеми биологични продукти.

Снимка: Unsplash/Yale University / Michael S. Helfenbein

Виж още: Adobe Firefly Video е първият комерсиално безопасен ИИ видео генератор