Апрель 2024

Генетики «взломали» код ДНК плодовой мушки дрозофилы (Drosophila melanogaster), заставив клетки её тела производить белки, которых не существует в природе. В будущем этот инструмент синтетической биологии поможет создавать новые или улучшенные формы жизни.

Напомним, что в процессе биосинтеза белка полипептидная цепь выстраивается из отдельных аминокислот. Информация о каждой следующей аминокислоте заключена в так называемом кодоне - наборе из трёх нуклеотидов. В состав ДНК входят четыре вида нуклеотидов: аденин, гуанин, цитозин и тимин, которые образуют 64 варианта кодонов. 61 комбинация содержит информацию о 20 естественных природных аминокислотах, а три оставшиеся обозначают завершение процесса построения белка.

Группа исследователей из Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже (MRC Laboratory of Molecular Biology) под руководством Джейсона Чина (Jason Chin) ещё несколько лет назад разработала способ введения дополнительного кодона в ДНК живых организмов.

Такой подход позволил синтезировать необычные аминокислоты и включать их в состав белков. Впервые такие искусственные белки, не имеющие аналогов в природе, были синтезированы в одноклеточных бактериях и червях нематодах. И вот учёные добрались до такого сложного существа, как плодовая мушка дрозофила. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.

Несмотря на свои скромные размеры, это насекомое обладает развитой нервной системой и демонстрирует сложное поведение. Дрозофила является классическим объектом генетических исследований. С её помощью было произведено немало громких открытий.

Чин и коллеги использовали генно-модифицированные бактерии, чтобы внедрить в организм мушек необычные кодоны. Инородные «команды» были встроены в ДНК и участвовали в биосинтезе белков, давая жизнь необычным аминокислотам.

Молекулы искусственных белков были не только произведены, но и введены в состав клеток, где они не выполняли никаких функций. Анализ тканей яичников дрозофил выявил три неестественные аминокислоты. При этом насекомые были здоровы и приносили потомство, которое продолжало синтезировать новые белки.

По мнению исследователей, технология открывает огромные перспективы для молекулярной и синтетической биологии. В будущем она позволит изменять механизмы работы клеток и добавлять живым организмам новые функции. Например, ранее команда Чина научилась при помощи двух новых аминокислот «включать» и «выключать» работу ферментов бактерий в зависимости от освещенности.

Конечно, возможность генетического вторжения в организм животных может вызвать неоднозначную реакцию в обществе. Однако Чин утверждает, что не собирается в ближайшее время создавать «пуленепробиваемых мух» или что-то в этом роде.

«Эти результаты имеют большое значение, - добавляет соавтор исследования Амбра Бьянко (Ambra Bianco). - В будущем метод может быть использован для изучения биологических процессов, он поможет нам лучше понять молекулярную природу заболеваний и различных расстройств у животных и человека».