Αρχική > βιολογία > Πείραμα στο Χάρβαρντ αλλάζει τον γενετικό κώδικα της ζωής

Πείραμα στο Χάρβαρντ αλλάζει τον γενετικό κώδικα της ζωής

 

Πείραμα στο Χάρβαρντ αλλάζει τον γενετικό κώδικα της ζωής

Ερευνητές κατόρθωσαν να αλλάξουν μια «τιπλέτα» γραμμάτων στο «βιβλίο» του DNA

Του Β. Πρατικάκη, ΤΟ ΒΗΜΑ, 21.10.2013

Γενετιστές άλλαξαν τη γλώσσα στην οποία είναι γραμμένες οι γενετικές πληροφορίες ενός βακτηρίου

Ουάσινγκτον

Γενετιστές στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ κατάφεραν να αλλάξουν τη γλώσσα στην οποία είναι γραμμένες οι γενετικές πληροφορίες ενός βακτηρίου, ένα επίτευγμα που θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για την παραγωγή εντελώς νέων μορίων στη βιομηχανία βιοτεχνολογίας, ενώ ταυτόχρονα θα μπορούσε να εμποδίσει την απόδραση γενετικά τροποποιημένων οργανισμών.

Η μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Science αφορά την αλλαγή του γενετικού κώδικα, ενός συνόλου κανόνων που χρησιμοποιούν όλοι οι οργανισμοί στη Γη για να ερμηνεύουν τις πληροφορίες των γονιδίων.

Τα γράμματα του βιβλίου της ζωής

Το μόριο του DNA είναι μια αλυσίδα που συναρμολογείται από τέσσερις διαφορετικές χημικές βάσεις, οι οποίες είναι ουσιαστικά τα «γράμματα» στο «βιβλίο της ζωής»: A, T, C, G.  Η αλληλουχία των γραμμάτων εξηγεί στο κύτταρο πώς να παραγάτγει συγκεκριμένες πρωτεΐνες, συνδέοντας στη σειρά διαφορετικά αμινοξέα.
Τα κύτταρα διαβάζουν τις βάσεις αυτές ανά τρεις, με κάθε τριπλέτα (ή κωδικόνιο) να μεταφράζεται σε ένα συγκεκριμένο αμινοξύ.
Οι κανόνες όμως άλλαξαν στο εργαστήριο του Τζορτζ Τσερτς, καθηγητή Γενετικής στο Χάρβαρντ. Η ομάδα του Τσερτς κατάφερε να αλλάξει το νόημα ενός συγκεκριμένου κωδικονίου στο γονιδίωμα του κολοβακτηρίου Escherichia coli.
Συγκεκριμένα, κατάφεραν να αλλάξουν το νόημα της τριπλέτας UAG, η οποία κανονικά λέει στο κύτταρο πού τελειώνει κάθε γονίδιο στο μόριο του DNA. Η τριπλέτα άλλαξε σημασία, και πλέον αντιστοιχούσε σε ένα σπάνιο αμινοξύ που δεν χρησιμοποιείται από τους οργανισμούς στη φύση. Με άλλα λόγια, το βακτήριο παρήγαγε πρωτεΐνες χρησιμοποιώντας ένα επιπλέον συστατικό που δεν απαντάται στη φύση.
Οι ερευνητές αποκαλούν μάλιστα το τροποποιημένο μικρόβιο «γενετικά επανακωδικοποιημένο οργανισμό».

Αλλαγή κωδικονίων
Σε μια δεύτερη μελέτη, η οποία επίσης δημοσιεύεται στο Science, η ίδια ερευνητική ομάδα αναφέρει ότι κατάφερε να αντικαταστήσει 13 διαφορετικά κωδικόνια με νέα κωδικόνια που είχαν την ίδια σημασία. Η τροποποίηση αυτή δεν άλλαξε τον ίδιο τον γενετικό κώδικα, ούτε επηρέασε τη σύσταση των πρωτεϊνών που παράγει η E.coli, δείχνει όμως ότι τα κωδικόνια του DNA είναι δυνατό να αλλάξουν με σχετική ευκολία.
Οι εσκεμμένες παρεμβάσεις στον ίδιο τον γενετικό κώδικα, πέρα από τις σημερινές μεθόδους που επιτρέπουν την εισαγωγή ξένων γονιδίων, θα ήταν χρήσιμες στη βιομηχανία τεχνολογίας, τονίζουν οι ερευνητές.
Η αλλαγή της γλώσσας του DNA, για παράδειγμα, θα προστάτευε τα καλλιεργούμενα μικρόβια από επιθέσεις ιών, οι οποίες προκαλούν σήμερα προβλήματα στη φαρμακευτική βιομηχανία.
Επιπλέον, η χρήση μικροβίων που χρειάζονται σπάνια αμινοξέα, τα οποία δεν απαντώνται στη φύση, θα εμπόδιζε την απόδρασή τους και τον πολλαπλασιασμό τους στο περιβάλλον.
Η παρέμβαση στον γενετικό κώδικα, τέλος, θα επέτρεπε τη σύνθεση εντελώς νέων πρωτεϊνών, όπως για παράδειγμα φαρμάκων τυλιγμένων με αλυσίδες πολυμερών, έτσι ώστε να αυξάνεται η διάρκεια ζωής τους στην κυκλοφορία του αίματος.
Όπως σχολίασε ο επικεφαλής της μελέτης δρ Τσερτς, οι νέες μελέτες «ίσως μας προσφέρουν μια εντελώς νέα χημική εργαλειοθήκη για τη βιοτεχνολογική παραγωγή».

 

Genomically Recoded Organisms Expand Biological Functions

  1. Marc J. Lajoie1,2,
  2. Alexis J. Rovner3,4,
  3. Daniel B. Goodman1,5,
  4. Hans-Rudolf Aerni4,6,
  5. Adrian D. Haimovich3,4,
  6. Gleb Kuznetsov1,
  7. Jaron A. Mercer7,
  8. Harris H. Wang8,
  9. Peter A. Carr9,
  10. Joshua A. Mosberg1,2,
  11. Nadin Rohland1,
  12. Peter G. Schultz10,
  13. Joseph M. Jacobson11,12,
  14. Jesse Rinehart4,6,
  15. George M. Church1,13,*,
  16. Farren J. Isaacs3,4,*

+ Author Affiliations

  1. 1Department of Genetics, Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA.
  2. 2Program in Chemical Biology, Harvard University, Cambridge, MA 02138, USA.
  3. 3Department of Molecular, Cellular and Developmental Biology, Yale University, New Haven, CT 06520, USA.
  4. 4Systems Biology Institute, Yale University, West Haven, CT 06516, USA.
  5. 5Program in Medical Engineering and Medical Physics, Harvard–Massachusetts Institute of Technology (MIT) Division of Health Sciences and Technology, Cambridge, MA 02139, USA.
  6. 6Department of Cellular and Molecular Physiology, Yale University, New Haven, CT 06520, USA.
  7. 7Harvard College, Cambridge, MA 02138, USA.
  8. 8Department of Systems Biology, Columbia University, College of Physicians and Surgeons, New York, NY 10032, USA.
  9. 9MIT Lincoln Laboratory, Lexington, MA 02420, USA.
  10. 10Department of Chemistry, The Scripps Research Institute, La Jolla, CA 92037, USA.
  11. 11Center for Bits and Atoms, MIT, Cambridge, MA 02139, USA.
  12. 12MIT Media Lab, MIT, Cambridge, MA 02139, USA.
  13. 13Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, Harvard University, Boston, MA 02115, USA.
  1. *Corresponding author. E-mail: farren.isaacs@yale.edu (F.J.I.); gchurch@genetics.med.harvard.edu (G.M.C.)

We describe the construction and characterization of a genomically recoded organism (GRO). We replaced all known UAG stop codons in Escherichia coli MG1655 with synonymous UAA codons, which permitted the deletion of release factor 1 and reassignment of UAG translation function. This GRO exhibited improved properties for incorporation of nonstandard amino acids that expand the chemical diversity of proteins in vivo. The GRO also exhibited increased resistance to T7 bacteriophage, demonstrating that new genetic codes could enable increased viral resistance.

 

  1. Δεν υπάρχουν σχόλια.
  1. No trackbacks yet.

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Αρέσει σε %d bloggers: