A Cambridge kutató szerdán számoltak be arról, hogy újraírták az Escherichia coli genomját, négyszer nagyobb szintetikus genomot hozva létre az eddigi legösszetettebb hasonló próbálkozásnál. A DNS-t hordozó baktériumok életben vannak, bár alakjuk szokatlan és lassabban is szaporodnak természetes társaiknál. De a sejtek működnek, és a rekonstruált genetikai kód révén ismerős fehérjéket termelnek.

Az eredmény egy napon olyan organizmusok létrehozásához vezethet, amelyek újfajta hatóanyagokat vagy más értékes molekulákat termelnek, illetve a genetikai kód működésének és kialakulásának eddig nem ismert részleteit is segíthet felderíteni.

Az élőlények genetikai kódját négy bázis (adenin, timin, guanin, citozin) építi fel. Egy-egy gén több ezer bázisból is állhat, amelyek meghatározzák, hogy a fehérjeszintézis során a gén által kódolt molekulában milyen sorrendben kapcsolódnak egymáshoz az azt felépítő aminosavak. Ezek a proteinek aztán felépítésüktől függően változatos feladatokat látnak el, kulcsszerepet vállalva a sejtek és a teljes szervezet működésében.

A fehérjeszintézis során az egyes aminosavakat három bázisból álló egységek, úgynevezett kodonok kódolják. A TCT kodon például azt biztosítja, hogy az épülő protein soron következő egysége a szerin legyen. A helyzet azonban nem olyan egyszerű, hogy 20 különböző kodon kódolja a 20 szóba jöhető aminosavat: a genetikai kód ugyanis ismeretlen okból tele van redundanciákkal, így a 20 aminosavat összesen 61 kodon kódolja. A szerinhez például 6 különböző kodon is tartozik. (További 3 kodon pedig úgynevezett Stop kodon, amely az aminosav szekvencia végét jelzi.)

A cambridge-i kutatókat jelen vizsgálatuk során az érdekelte elsősorban, hogy ezek a duplikációk mennyire szükségesek az élethez. Ezért létrehozták a kólibaktérium egy olyan változatát, amelynek génállománya egy picivel kevesebb kodonból építkezik: a szerint 6 helyett 4 kodon kódolja, Stop kodonokból pedig 3 helyett csak 2 van. A DNS módosításához a szakértők először szekvenálták a baktérium genomját, majd az eredményül kapott 4 millió „leütésből” (azaz bázispárból) álló szövegfájlt több mint 18 ezer ponton módosították.

Az így kapott tervezetből aztán szintetizálták a DNS-t, majd azt darabonként juttatták be a baktérium genomjába. Mire végeztek a munkával, a teljes génállományt lecserélték a szintetikus verzióra. A módosított kólibaktériumok pedig életben maradtak: alakjuk ugyan megváltozott, hosszabbá vált, és lassabban is szaporodtak, de teljesen életképesnek bizonyultak.

A kutatócsoport a következő lépésben tovább szeretné csökkenteni a felhasznált kodonok számát, és szeretnék megtalálni azt a legegyszerűbb genetikai kódot, amely még életképes sejteket eredményez. A hasonló átkódolásnak számtalan előnye lehet a jövőben. A szintetikus DNS azzal kecsegtet, hogy az ezt hordozó organizmusok ellenállóbbak a vírusokkal szemben, de a módszerrel az is biztosítható lehet, hogy a génmódosított sejtek ne szaporodhassanak el a laboron kívül.

A legérdekesebb lehetőség azonban abban rejlik, hogy a módszerrel egészen újfajta molekulák is létrehozhatók lehetnek. Bár a sejtek csak 20 aminosavból építkeznek, a természetben ennél jóval több hasonló molekula létezik, amelyek bevonhatók lehetnek a fehérjeszintézis folyamatába a felszabaduló kodonok révén, újfajta funkciókat hozva létre a sejtekben.