Ученые впервые в истории создали лабораторный геном, который может воспроизводить себя

Область синтетической биологии не только наблюдает и описывает процессы жизни, но и подражает им. Ключевой характеристикой жизни является способность к репликации. Ученые из института биохимии Макса Планка в Мартинсриде создали систему, которая способна регенерировать части своей собственной ДНК и строительные блоки белка. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications на этой неделе

В области синтетической биологии исследуют так называемые процессы «снизу вверх», что означает создание систем, имитирующих жизнь из неодушевленных строительных блоков. Одной из наиболее фундаментальных характеристик всех живых организмов является способность сохранять и воспроизводить себя. Тем не менее, искусственный подход «снизу вверх» для создания системы, способной к самовоспроизведению, является большой экспериментальной задачей. Ученым впервые удалось преодолеть это препятствие и синтезировать такую ​​систему.

Чтобы начать этот процесс, исследователи нуждались в строительном руководстве, а также в различных молекулярных «машинах» и питательных веществах. В переводе на биологические термины руководство по строительству – это ДНК, которая содержит информацию для производства белков. Белки же называют «молекулярными машинами», потому что они часто действуют как катализаторы, которые ускоряют биохимические реакции в организмах. 

В частности, исследователи оптимизировали систему экспрессии in vitro, которая синтезирует белки на основе ДНК-схемы. Благодаря нескольким улучшениям, система экспрессии in vitro теперь может очень эффективно синтезировать белки, известные как ДНК-полимеразы. Эти ДНК-полимеразы затем реплицируют ДНК с использованием нуклеотидов. Кай Либичер, первый автор исследования, объясняет:

“В отличие от предыдущих исследований, наша система способна считывать и копировать сравнительно длинные геномы.”

Это не совсем один из тех репликантов из «Бегущего по лезвию», но это шаг к святому Граалю синтетической биологии: полностью искусственные организмы, которые могут выживать и размножаться, как настоящие.

DOI: 10.1038 / s41467-020-14694-2