Ученые совершили невозможное и полностью переработали геном кишечной палочки , исключив из него все лишнее и заменив оригинальные гены их синтетическими аналогами.

При всем огромном разнообразии жизнь на Земле использует один и тот же «язык» — ДНК. Горстка условных химических «букв» используется для создания десятков трехбуквенных последовательностей, каждая из которых сообщает белковым структурам определенный набор информации. Четыре буквы неклеиновых кислот — аденин, цитозин, гуанин и тимин (A, C, G, T) — можно объединить в 64 комбинации трехбуквенных «слов», так называемых кодонов.

Современные формы жизни представлены лишь 61 кодонами, которые формируют 20 аминокислот. Остальные три — это своего рода знаки пунктуации, обозначающие конечную точку шаблона конкретного гена в сплошной цепи. Таким образом, наши гены часто используют несколько разных фрагментов для обозначений одного и того же признака. Это создает огромную избыточность информации, но на то есть веские причины. В природе это позволяет организму быстро приспособиться к изменениям окружающей среды, но можно ли свести число кодонов к минимуму в контролируемых лабораторных условиях?

Чтобы выяснить это, исследовательская группа из Кембриджского университета изучила весь генетический код штамма E. coli и выделила каждый раз, когда появляется один из трех разных кодонов. Два из них означают аминокислоту «серин», а третий играет роль стоп-кодона. Потом каждый из этих триплетов был заменен одним из четырех других кодонов, которые также кодируют серин, и даже стоп-кодон был заменен одним из двух аналогов.

На бумаге внести все эти правки (а их порядка 18 000) выглядят так же просто, как автозамена одного слова другим в электронном документе. Но на практике это чрезвычайно кропотливая работа, поскольку исследователям было необходимо собрать химическую копию отредактированного генома и заменить ей оригинал, не убив при этом живой организм. Команда делала это поэтапно, и после замены каждого сегмента ученые убеждались, что бактерии продолжают функционировать как и прежде. Удивительно, но это сработало!

В итоге самым жизнеспособным оказался вариант Syn61 — при нем клетки длиннее визуально и при этом размножаются в 1,6 раз медленнее. При всем при этом «отредактированная» кишечная палочка кажется здоровой и работает с тем же диапазоном белков, что и оригинальная версия. Для исследователей это очень хорошая новость, убедительно доказывающая то, что генетическая инженерия способна в буквальном смысле подменять живую природу синтетической ровной в той мере, в которой это нужно человеку, при этом сохраняя саму жизнь.