Stworzyli bakterie odporne na wirusy. Użyta metoda pozwala tworzyć syntetyczne genomy

Zaprojektowana przez naukowców bakteria Escherichia coli okazała się odporna na ataki bakteriofagów, podczas gdy jej niezmodyfikowane wersje błyskawicznie padały ich ofiarami. Ustalenia w tej sprawie, dostępne na łamach Science, opisują przełom, jakiego dokonali autorzy nowych badań w tej sprawie.

Uodpornienie bakterii na infekcje wirusowe może być przydatne w projektowaniu leków, ponieważ środki takie jak insulina czy niektóre składniki szczepionek mogą być hodowane w bakteriach. Jeden z autorów badania, Wesley Robertson, podkreśla jednak, że uczynienie E. coli odporną na wirusy nie było głównym celem naukowców. Zespół dążył bowiem do zastąpienia usuniętych genów i komórek w taki sposób, aby mikroby produkowały białka zgodnie z wprowadzonymi instrukcjami.

Czytaj też: Bakteriofagi – wirusy, które polują na bakterie

W normalnych warunkach komórki używają około 20 aminokwasów do tworzenia swoich białek, ale w tym przypadku wykorzystano kwasy o takich samych szkieletach, lecz odmiennych łańcuchach bocznych. W przyszłości podobne rozwiązanie mogłoby być stosowane do tworzenia materiałów przypominających plastik, bez konieczności użycia ropy naftowej. Aby uzyskać programowalną E. coli, zespół badawczy wykorzystał nietypową cechę związaną z tłumaczeniem informacji genetycznej. Wynika to z faktu, iż zasady DNA mogą być ułożone w 64 różne kodony, czyli sekwencje trzech nukleotydów. Problem w tym, że komórki mają do dyspozycji tylko 20 aminokwasów, więc kilka różnych kodonów odpowiada tym samym aminokwasom.

Bakterie stworzone przez autorów nowego badania były odporne na ataki bakteriofagów

Naukowcy usunęli kodony TCG, TCA oraz TAG, a szczep E. coli nadal był w stanie przetrwać w warunkach laboratoryjnych. Zespół badawczy wyselekcjonował więc te komórki, które rozwijały się najszybciej, by następnie usunąć geny kodujące dwie specyficzne cząsteczki tRNA. Zmiany te sprawiły, że nowy szczep bakterii stał się odporny na działanie wirusów. W efekcie genomy wirusów zawierały kodony TCG, TCA i TAG, ale nie było w nich obecne wspomniane już tRNA E. coli nie mogła w konsekwencji zostać zaatakowana przez bakteriofagi.

Czytaj też: Genetycznie modyfikowane komary to nie koniec. Firma Oxitec zabiera się za kolejne gatunki

W ramach dalszych badań naukowcy ponownie wprowadzili brakujące kodony poprzez umieszczenie ich tak zwanych plazmidach, które mogą być wprowadzone do bakterii bez zmiany jej genomu. Dzięki temu badacze uzyskali sposób na programowanie białek komórkowych w oparciu o sekwencje tworzone nie z 20, lecz 23 kodonów. W przyszłości naukowcy mogliby usunąć nawet więcej kodonów z genomu E. coli, teoretycznie uzyskując jeszcze więcej nowych cech.