Алгоритм разработал первый искусственный геном
Logo
Cover

Компьютерная программа радикально сократила число генов бактерии Caulobacter crescentus, что значительно упростило синтез ДНК. Технология пока неидеальна, однако ученые уверены, что у нее большие перспективы.

В Национальном центре биотехнологической информации в США хранятся расшифрованные последовательности геномов множества живых организмов. Недавно к ним была добавлена необычная запись — Caulobacter ethensis-2.0. Это первый геном, целиком синтезированный на компьютере.

За его созданием стоит команда ученых из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, о работе которых рассказывает Science Daily. Они взяли за основу геном хорошо изученной пресноводной бактерии Caulobacter crescentus и сократили количество генов с 4000 до достаточных для выживания 680.

Затем полученную последовательность преобразовали с помощью компьютерного алгоритма. Геном радикально упростили, чтобы облегчить процесс синтеза. Воспользовавшись избыточностью генетического кода, алгоритм рассчитал идеальную последовательность ДНК.

Замене подверглась примерно шестая часть из 800 000 нуклеотидов.

Методика позволяет не только упростить синтез ДНК, но и оценить полноту знаний о геноме тех или иных организмов. Если представления о работе определенных генов неверны, то их искусственные аналоги не смогут выполнять необходимые функции. Добавив в геном настоящей бактерии искусственные участки, ученые проверили, насколько хорошо работают синтезированные алгоритмом гены. Функциональными оказались только 580 из 680 генов.

Несмотря на то, что искусственный геном оказался неидеальным, исследователи полны решимости довести технологию до совершенства. Благодаря использованию алгоритмов методика уже стала намного более эффективной.

На создание искусственной ДНК у небольшой команды ушел всего год, в то время как первый подобный эксперимент потребовал десятилетних усилий множества ученых.

Среди возможных применений технологии исследователи называют создание синтетических организмов для производства лекарств и витаминов, а также вакцин. Кроме того, она поможет биологам изучать фундаментальные вопросы жизни и наследственности.

Международная команда исследователей обнаружила, что бактерии из разных уголков мира с легкостью обмениваются генами. Общие «воспоминания» обнаружились даже у изолированных популяций. Это повышает риск распространения устойчивых к антибиотикам «супербактерий».