Биологи модифицировали несколько генов кишечной палочки таким образом, что кодируемые ими белки содержали в себе нестандартную аминокислоту бифенилаланин. Сама бактерия не может собирать молекулы этого соединения, из-за чего отсутствие ее молекул в питательной среде быстро приводит к гибели бактерии.

Интеграция синтетических аминокислот, не существующих в природе, в жизненный цикл генно-модифицированных организмов поможет молекулярным биологам убить сразу двух зайцев — сделать ГМО безопасными для дикой природы и убедить публику в безвредности продукции на их основе, пишут ученые в статьях, опубликованных в журнале Nature.

"Синтетическая биология постепенно создает все более сложные и сложные генно-модифицированные организмы, в которых мы нуждаемся для того, чтобы прокормить население планеты, для борьбы с болезнями и последствиями разливов нефти и других антропогенных катастроф. Мы должны занять более активную позицию в деле обеспечения безопасного и эффективного использования биотехнологий по аналогии с теми людьми, которые работали над безопасностью глобальной интернет-сети в 90 годах прошлого века", — рассказывает Фаррен Айзекс (Farren Isaacs) из Института системной биологии США в Вест-Кампусе.

Айзекс и его коллега Джордж Черч (George Church) из Гарвардского университета на протяжении нескольких лет работают над выращиванием различного рода синтетических организмов, чья ДНК или белки содержат в себе не существующие в природе компоненты, и инструментов по их созданию, такие как система массового редактирования генома MAGE/CAGE.

В октябре 2013 года им удалось совершить фундаментальный прорыв в синтетической биологии — они смогли "переписать" геном кишечной палочки (Escherichia coli) таким образом, один из генетических "стоп-сигналов", заставляющий клетку завершать сборку белка, стал кодировать несуществующую в природе аминокислоту. Благодаря этому изменению микроб не только научился собирать целый ряд молекул, аналогов которых просто нет в живой среде, но и приобрел иммунитет к вирусу, в ДНК которого содержится этот сигнал.

Успешное завершение этого эксперимента заставила Черча и Айзекса призадуматься — что произойдет, если подобный микроорганизм, водоросль, растение или животное, чей организм будет непонятен и неуязвим для большинства природных врагов, сбежит из лаборатории и начнет распространяться по окружающей среде? Подобные инциденты могут привести к вымиранию видов, экологическим катастрофам и серьезным проблемам для здоровья людей.

"Если вы разрабатываете некий химикат, который может взорваться, вы добавляете в него стабилизаторы. Если кто-то собирает автомобили, то ему приходится устанавливать на них ремни безопасности и воздушные подушки", — приводит аналогию Черч.

По его словам, эту потенциальную медицинскую и экологическую проблему можно решить, используя те же самые искусственные аминокислоты. Как объясняют ученые, отсутствие этих соединений в природе является обоюдоострой чертой — это не только защищает генно-модифицированные организмы от вирусов, но и мешает им жить и размножаться вне стен лаборатории, если эти молекулы непрерывно расходуются в их жизнедеятельности.

Руководствуясь этой идеей, биологи модифицировали несколько ключевых генов бактерии таким образом, что кодируемые ими белки содержали в себе нестандартную аминокислоту бифенилаланин. Сама бактерия не может собирать молекулы этого соединения, из-за чего отсутствие ее молекул в питательной среде быстро приводит к гибели кишечной палочки.

Как рассказывают ученые, во время экспериментов они вырастили около триллиона микробов, ни одному из которых так и не удалось выжить через две недели после того, как ученые перестали добавлять аминокислоту в их питательную среду. По словам Черча, этот показатель в 10 тысяч раз превышает норму Национальных институтов здоровья США для экспериментов с генно-модифицированными организмами.

Черч и Айзекс считают подобных микробов новым феноменом для синтетической биологии и предлагают называть их не ГМО, а ГПО – генетически перекодированными организмами (англ. genetically-recoded organism). В отличие от ГМО, побег подобных бактерий, растений и животных будет нести гораздо меньшую опасность, что позволит, как считают ученые, более широко применять их в промышленности и науке. 

Источник новости: ria.ru