Recoded bakteri, 64 olası genetik kodun sadece 57’sini kullanır ve farklı amaçlar için kullanılmak üzere yedi kişiyi serbest bırakır
E. coli şiddetli hastalığa neden olabilir, ancak genellikle ilaç gelişiminde de kullanılır
Doğal olarak gelişen hiçbir şeye benzemeyen yaşam yaratmada her zamankinden daha ileri gittik. Bir genom Escherichia coli Bakteri, sıfırdan sentezlenen ve daha sonra yaşayan bir bakteriye konan 64 genetik kodun sadece 57’sini kullanmak için bir bilgisayarda yeniden tasarlandı.
“Bu devasa bir çabaydı,” diyor Wesley Robertson, İngiltere’nin Cambridge’deki Moleküler Biyoloji Tıbbi Araştırma Konseyi Laboratuvarı.
Ekibi bunu kanıtlamak için yaptı, ancak 57-Kodon E. coliSyn57 olarak adlandırılır, ticari kullanımlara sahip olabilir. Daha fazla değişiklik ile SYN57, ilaç, gıda veya kozmetik için proteinlerin endüstriyel bira üretilmesi için büyük bir avantaj olan viral enfeksiyonlara tamamen dirençli hale getirilebilir. Bunun nedeni, virüslerin protein yapmak için konakçılarına güvenmesidir, bu nedenle kod değişirse, viral proteinler yanlış çıkacaktır.
Diğer ince ayarlarla Syn57, 27 farklı amino asit içeren proteinler üretmek için kullanılabilirken, doğal proteinler sadece 20 içerir. Bu sentetik proteinler potansiyel olarak normal proteinlerle ulaşılamayan şeyler yapabilir.
Bir protein, bir gen içinde yerleştirilen spesifik sekansta monte edilmiş bir amino asit zinciridir. Her üç DNA harf veya kodon seti, amino asitlerin bir sonraki ekleyeceği protein yapım fabrikalarına veya bir protein tamamlandığı için ne zaman duracağını söyler.
64 farklı kodon yapan dört DNA harfi vardır. Ancak dünyadaki canlı organizmalar, sadece 20 çeşit amino asit ile proteinler yapar, bu nedenle her bir amino asidi belirten iki veya daha fazla farklı kodon bulunarak çok fazla fazlalık vardır.
Belirli bir amino asit için bir kodonun tüm örnekleri aynı amino asit için başka bir kodona kaydedilirse, bu ilk kodon başka amaçlar için serbest bırakılır. Örneğin, doğal olmayan bir amino asit veya hatta başka bir kimyasal türünü kodlamak için kullanılabilir, bu da yeni protein türlerinin oluşturulmasına izin verir.
Teorik olarak, canlı bir organizmada 43 adede kadar kodon serbest bırakılabilir, çünkü sadece 21’e ihtiyaç vardır: her doğal amino asit için 20 ve bir durdurma kodonu. Uygulamada, bu henüz ulaşılamaz, çünkü bir genomda daha fazla değişiklik yapılırsa, bazı değişikliklerin kasıtsız olarak zararlı olma olasılığı o kadar yüksek olur.
Bunun yerine, biyologlar nispeten küçük başlıyor. 2011 yılında 314 gen düzenlemesi yapıldı E. coli Bir kodonu serbest bırakmaya çalışmak için.
Binlerce gen düzenlemesi yapmak çok zahmetlidir, bu nedenle Robertson ve ekibi bunun yerine DNA’yı sıfırdan sentezledi. 2019 yılında, 4 milyon DNA mektubunda 18.000 değişiklik ile Syn61’in oluşturulduğunu duyurdular. E. coliÜç kodonu serbest bırakan genom. Constructiv.bio adlı bir spin-off şirketi ticari uygulamalar geliştiriyor.
Şimdi, araştırmacılar Syn57’de yedi kodonun serbest kalması için 101.000 değişiklik yaptı. Bunu başarmak için, kaydedilmiş genomun küçük parçalarının, birçok zararlı değişikliği tanımlamak ve düzeltmek için canlı bakterilerde test edilmesi gerekiyordu. Bu zorlu işlem, genom tamamlanana kadar daha büyük ve daha büyük fragmanlarla tekrarlandı.
Harvard Tıp Okulu’ndan Akos Nyerges, “Bu önemli bir başarı ve yıllar süren çalışmaların sonucu” diyor. Nyerges’in ekibi de yedi kodonu serbest bırakmak için çalışıyor E. coliancak farklı kodonları kaydederek. “57-Kodonumuz E. coli Gerinim hala devam ediyor ”diyor.
Syn57 zaten tamamlanmış olsa da, normalden çok daha yavaş büyür. Ticari amaçlar için bunun geliştirilmesi gerekecektir. Robertson, “Büyüme oranını iyileştirebileceğimizi öngörüyoruz, böylece daha yararlı olacak” diyor.
Şimdilik ekibi, daha fazla kodon serbest bırakmaya çalışmak yerine Syn57’nin potansiyel uygulamalarını keşfetmeye odaklanmayı planlıyor. “Genetik kodu daha fazla sıkıştırmayı düşünmeden önce yapılacak çok şey var” diyor.
Sentetik bir genomu olan ilk bakteri 2010 yılında oluşturuldu, ancak amaç, kodonları yeniden kodlamak yerine basitleştirilmiş bir organizma yaratmaktı.
