Код жизни больше не свят? Учёные взломали генетическую систему природы

Команда исследователей из Лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета в Кембридже создала перекодированную бактерию E. coli, которая использует всего 57 из возможных 64 кодонов генетического кода. Новый организм получил название Syn57 и стал результатом колоссальной работы, включавшей более 100 тысяч изменений в геноме и полную его сборку с нуля.

Что такое кодоны и зачем их переписывать?

В генетике кодон — это последовательность из трёх "букв" ДНК, которая указывает, какую аминокислоту следует включить в белок. Из 64 возможных кодонов живые организмы обычно используют только 20 аминокислот и 1 стоп-сигнал, что означает высокую избыточность кода.

Идея заключается в том, чтобы освободить дублирующиеся кодоны и использовать их для встраивания "неприродных" аминокислот — тем самым открывая путь к созданию совершенно новых белков с уникальными свойствами.
🛠️ Как создавали Syn57?

Первая попытка подобной модификации в 2011 году затронула всего один кодон и потребовала 314 изменений. Спустя годы команда синтезировала организм Syn61 (2019), освободив три кодона путём 18 000 изменений. Теперь с Syn57 — рекордным перекодированием генома из 4 миллионов оснований — освободили уже семь кодонов.

Этот процесс потребовал:

1. поэтапного тестирования фрагментов генома,
2. выявления и исправления вредных мутаций,
3. сборки полной рабочей версии бактерии.

Зачем это нужно?

Syn57 открывает уникальные перспективы:

• Устойчивость к вирусам: вирусы не смогут корректно эксплуатировать синтетический генетический код бактерии;
• Новые белки: возможно встраивание до 27 аминокислот (против 20 обычных), что расширяет биохимические возможности;
• Коммерческое производство: биофармацевтика, продукты питания, косметика — всё, где нужны безопасные и стабильные белки.

Компания Constructive. Bio, созданная на базе проекта, уже работает над применением этой технологии в реальном производстве.

Проблемы и ограничения

Пока что Syn57 растёт медленно и требует доработки, чтобы стать пригодным для масштабного использования. Кроме того, дальнейшее сжатие генетического кода (например, до 43 кодонов) остаётся технически сложным, поскольку любое изменение может повлиять на жизнеспособность организма.

Исследователи сосредоточатся на изучении возможностей применения Syn57, а не на дальнейшем сокращении кодов. Потенциал использования нового генетического пространства — от биоразработки лекарств до синтетической биологии и программируемой эволюции — делает этот проект важным рубежом в истории науки.