Из пивных дрожжей убрали мусор

Наука и технологии
«Эксперт» №17 (896) 21 апреля 2014
Из пивных дрожжей убрали мусор

Группе исследователей под руководством Джеффа Буке из Университета Нью-Йорка впервые удалось создать функциональную эукариотическую хромосому. Статьи с результатами исследования и его описанием опубликованы в журнале Science.

В качестве объекта для эксперимента были выбраны пивные дрожжи. Выбор не случаен: именно Saccharomyces cerevisiae стали первыми эукариотами (организмами, чьи клетки содержат ядра), геном которых был полностью секвенирован еще в 1996 году. Тем не менее от идеи создания искусственной ДНК до ее воплощения прошло десять лет.

Для конструирования была выбрана третья, самая маленькая, хромосома дрожжей, имеющая длину всего 317 тыс. пар нуклеотидов (для сравнения: в геноме человека их 3,1 млрд). Ученые не просто пересобрали хромосому дрожжей, но и серьезно ее доработали.

Они смоделировали новую, более совершенную, хромосому: убрали повторяющиеся участки из 48 тыс. пар оснований ДНК, а также удалили «мусорную» ДНК, не отвечающую за синтез белков и «прыгающие» гены, вызывающие неконтролируемые мутации. Всего в ДНК было внесено более 50 тыс. изменений. В итоге смоделированная хромосома получилась на 13,5% короче природной.

Но синтез даже вычищенной и укороченной хромосомы оказался делом нелегким. Биотехническая компания, с которой заключил контракт Джефф Буке, не справилась с синтезом столь большой ДНК. Исследователю пришла в голову идея обратиться за помощью к студентам. При участии большого числа исследователей из множества стран, каждый из которых синтезировал маленький фрагмент хромосомы (750 пар оснований), за семь лет удалось собрать ее целиком.

Синтетическая хромосома была апробирована — и колония содержащих ее дрожжей в серии экспериментов не уступила в жизнеспособности своим природным сородичам. Мутации в искусственном геноме возникали не чаще, чем в обычном, более того, синтетические хромосомы за счет оптимизированного кода отличаются устойчивостью к внешним воздействиям.

Дрожжи стали не первой искусственной жизнью на Земле. Еще в 2010 году была получена бактерия с полностью синтетическим геномом. Однако работа с ядерными клетками существенно сложнее, чем с бактериальными. Освоение технологии работы с искусственным геномом эукариот даст огромные возможности для рывка в развитии биотехнологий — создания организмов с заданными свойствами, в том числе человека. Замена «неправильных» хромосом позволит не только лечить генетические заболевания, но и полностью контролировать эволюцию человека.