Японски биолози създадоха първата изкуствена ДНК, която може да се възпроизвежда и развива извън клетката. Учените са успели да стартират процес на генна експресия и извънклетъчна репликация в ДНК, създадена в безклетъчна система от нуклеинови киселини и протеини. Резултатите от изследването са публикувани в изданието ACS Synthetic Biology.
Способността за размножаване и развитие е една от определящите характеристики на живите организми. Досега не са създавани изкуствени материали с такива характеристики. За да работи изкуствена молекулярна система, която може да се размножава и развива, генетичната информация, кодирана в ДНК, трябва да бъде преведена в РНК, да се започне експресия на протеини и цикълът на репликация на ДНК с тези протеини трябва да се поддържа в системата за дълго време. Основната трудност се заключава във факта, че гените, необходими за репликацията на ДНК, трябва едновременно да изпълняват функциите си на експресия, отбелязва РИА Новости
Вместо сложния механизъм за репликация на ДНК, използван от живите организми, който изисква голям брой гени, учени от университета в Токио са създали система за изкуствена репликация само с два гена – ензима за репликация на ДНК Phi29 и Cre-рекомбиназа.
Откриха човешка ДНК в творби на Леонардо
Авторите предположили, че тези два протеина ще функционират добре при ниски концентрации и ще могат да бъдат експресирани в достатъчни количества дори в съществуващи системи за транслация без клетки.
Те създали такава безклетъчна система за транскрипция-транслация, в която успели да транслират гени в белтъци и да репликират изходната пръстеновидна ДНК благодарение на използването на пръстеновидна ДНК с двата гена, необходими за репликация. Освен това учените успешно подобрили изходната ДНК, увеличавайки десетократно ефективността на нейната репликация. Цикълът на репликация на ДНК, стартиран от учените, продължил 60 дни.
Изследователите отбелязват, че ако се добавят към към разработената от тях изкуствена ДНК гени, необходими за транскрипция и транслация, може да се създадат изкуствени клетки, които да растат автономно, да се хранят с нискомолекулярни съединения
Тайните на ДНК: Наследство от предците, което не може да се промени
Изследователите отбелязват, че чрез добавяне на гени, необходими за транскрипция и транслация към изкуствената ДНК, която са разработили, могат да бъдат създадени изкуствени клетки, които могат да растат автономно, като се хранят с нискомолекулни съединения като аминокиселини и нуклеотиди.
В бъдеще такива клетки могат да се използват за производство на лекарства и хранителни продукти. Сега за тази цел в технологията се включват живи микроорганизми. Ако те се заменят с изкуствени програмирани клетки, процесите ще станат по-стабилни и управляеми, смятат авторите.
