Quilo of Science

прекодирани

Chyle, с "q" е течността, образувана в дванадесетопръстника (тънките черва) от жлъчката, панкреатичния сок и емулгираните липиди, получени в резултат на усвояването на погълнатата храна. В подкаста Quilo de Ciencia, провеждан от професор Хорхе Труда, ние се опитваме да „усвоим“ за слушателя килограмите на науката, които се генерират всяка седмица и които се публикуват в специализираните списания с най-голямо научно въздействие. Следователно темите са разнообразни, но се надяваме, че те винаги ще бъдат интересни, забавни и във всеки случай никога несмилаеми.

Универсалността на генетичния код може да бъде обяснена по няколко причини. Един от най-важните е, че вероятно след зараждането на живота не всички генетични езици са били еднакво ефективни и ефикасни за осигуряване на оцеляване, а универсалният език, който имаме днес, е може би най-подходящият за първобитните организми, които са го използвали разработен. Допълнително предимство е, че един и същ генетичен език позволява гените да се прехвърлят между различни организми. По този начин бактериите се предават един на друг гени на резистентност към антибиотици, което им помага да оцелеят. Универсалният генетичен код обаче създава и недостатъци. Например, един и същ генетичен код позволява на вирусите да преминат видовата бариера и да бъдат по-вирулентни. Смята се, че вирусът СПИН се е появил именно по този механизъм.

ПРОБЛЕМИ И РЕШЕНИЯ

Универсалният генетичен код поражда редица проблеми, които не са научни, но преди всичко технологични. Един от най-сериозните е, че генетично модифицираните организми могат да избягат в околната среда и да прехвърлят гените, които са въвели, на други организми в тяхната екосистема. Освен това атаката на вируси върху бактериите също е сериозен проблем, който ограничава използването на тези микроорганизми за създаване на протеини от здравословен или технологичен интерес. И накрая, допълнителен недостатък е, че генетичният код е ограничен до употребата на 20 аминокиселини, което, макар и да е оптималната ситуация за живота, не е непременно така и за технологичното му използване.

Поради горните причини, модифицирането на генетичния код в бактерията, т.е. модифицирането на универсалния език на гените, може да реши някои от тези проблеми. На първо място, този генетично прекодиран организъм, който имаше значението на поне една тройка букви, „дума“, модифицирана ДНК, ще бъде генетично изолиран от останалата част на Природата. Гените, които би могъл да получи от други бактерии, или гените от вируси, които биха могли да я заразят, няма да бъдат преведени правилно, тъй като те са различни генетични езици. По същата причина те не биха могли да модифицират други бактерии или организми чрез случайно прехвърляне на техните гени и също биха били устойчиви на вируси. Освен това тези организми могат да произвеждат нови протеини, като съдържат поне една допълнителна аминокиселина, която не присъства в естествените протеини.

МАЛКО ГОЛЯМА ПРОМЯНА

Промяната на генетичния код на организма и оставянето му жив не е лесна задача. Това обаче е постигнато от изследователи от няколко американски университета и изследователски центрове, които публикуват тези резултати в списание Science. За да постигнат това, изследователите са използвали свойството на излишък на генетичния код, тоест свойството да използват няколко „думи“ със същото значение. Тази съкратеност е характерна и за човешките езици, тъй като много думи имат синоними. В случая с генетичния код, например, трите думи UAG, UAA и UGA означават „спиране“. Тази излишък дава възможност да се замени една от тези думи в генома с еквивалентна, без кодът да бъде засегнат, за да произвежда правилно протеини.

Изследователите са избрали да заменят думата UAG с нейния синоним UAA в целия геном на бактерията Escherichia coli. Думата UAG е избрана, тъй като е известно, че тези три букви са най-рядко срещани в генома на бактерията (съдържа само 321 UAG s), което улеснява тяхното заместване. В допълнение, предишни проучвания показват, че е възможно да се използва тази тройка букви, за да се включат нови аминокиселини в протеините, тъй като компонентите на машината за превод за постигане на това са произведени от други лаборатории.

По този начин, ако заменим всички триплети UAG с UAA в генома на бактерията, новият код ще продължи да спира синтеза на протеини по правилен начин, но ние ще освободим думата UAG от нейното значение и сега можем да й дадем нова от интерес: нова аминокиселина. За целта изследователите елиминират фактора, който интерпретира думата UAG като „спиране“. Този фактор, наречен RF1, се произвежда от ген, който може да бъде изтрит от генома на бактерията. След елиминирането на този фактор изследователите въведоха нови гени на бактерията, което й позволи да интерпретира думата UAG като нова аминокиселина. По този начин учените са успели да генерират нова бактерия, към която могат да включат гени с UAG думи, които вместо да спрат синтеза на протеини, те включват в тях неестествена аминокиселина.

Тук ни липсва място, за да обясним по-подробно техниките, използвани от учените за генериране на първия прекодиран организъм в историята, но факт е, че този микроорганизъм съществува и обещава да бъде първият от поредица генетично прекодирани организми, които могат да бъдат използвани за производството на лекарства или биологични продукти, представляващи интерес за здравето, по-безопасно от това, което е правено досега.

НОВА РАБОТА НА ХОРХИ ЛАБОРДА .

Може да се закупи тук:

Други творби на Хорхе Труда