Vědci stvořili bakterii s novým genetickým kódem

12.05. 08:40 | Autor: Radek John

Kultura bakterie E. coli na Petriho misce (ilustrační foto).

Všechny živé bytosti na Zemi vznikly z jednoho dávného společného předka. Proto je zdejší život z biochemického pohledu jednotvárný. Všichni od virů přes bakterie až po plejtváky obrovské používáme zhruba stejný základní genetický kód. Dal by se v laboratoři vytvořit úplně nový typ života?

Dědičná informace současných obyvatel zeměkoule je zapsaná v DNA. Ta má známý tvar dvojité spirály. Její základní stavební jednotka je dlouhé vlákno z molekul cukru deoxyribózy propojených zbytky kyseliny fosforečné. K vláknu jsou přilepené další molekuly, kterým se říká báze. Živé organismy používají jen čtyři. Jmenují se adenin, guanin, cytosin a thymin. Většinou se označují jen svými počátečními písmeny: A, G, C a T. Báze T se váže s bází A, báze C zase s bází G. Jejich vzájemná přilnavost drží spirálu DNA pohromadě.

Jedno její vlákno je tak zrcadlovým obrazem druhého. Této vlastnosti se říká komplementarita. Když je například v jednom vláknu pořadí bází ATCG, je v opačném (komplemetnárním) vláknu napsáno TACG. Skupina vědců vedená Denisem Malyshevem z institutu Scrippsovév kalifornské La Jolle vyrobila bakterii, která měla v DNA o dvě báze víc. O svém objevu informují v časopise Nature.

Strukturu DNA zveřejnili J. Watson a T. Crick v roce 1953. V bakterii

Výzkumem alternativních bází se zabývají už dlouho. V roce 2008 se jim povedlo připravit molekulu DNA s novým tipem bází, která se dala kopírovat pomocí enzymů, jež buňky používají ke kopírování běžné DNA. Fungovalo to ale jen ve zkumavce. Další logický krok byl propašovat DNA s písmeny navíc do žijícího organismu. "Nepřirozené páry bází fungovaly in vitro, velká výzva ale byla přinutit je fungovat v komplexním prostředí živé buňky," prohlásil Malyshev. Povedlo se to až po šesti letech.

Oním organismem se stala známá bakterie Escherichia coli, oblíbený to pokusný objekt biologů. Vědci přidali do buňky E. coli malý úsek kruhové DNA označovaný jako plasmid.

Bakterie používají plasmidy jako kazety, ke skladování užitečných genů, které si občas i navzájem vyměňují. Mohou to být třeba geny způsobující odolnost vůči antibiotikům.

DNA v plasmidu obsahovala kromě čtyř tradičních bází A, G, C a T navíc dvě nové, které připravil Malyshevův tým. Jmenují se d5SICS a dNam. Vážou se navzájem podobně jako běžné báze. Dokonce ani enzymy, které se starají o DNA, je nevystřihují. Kopírují je stejně jako báze A, G, C a T.

Řasový transportér

Bakterie z plasmidem se rozmnožovaly, jako by byly úplně obyčejné. Aby ale rozmnožili i plasmid s písmeny v genetickém kódu navíc, museli jim vědci dodat jejich zásobu. Molekuly d5SICS a dNam totiž v běžné buňce nepotkáte. Výzkumníci je přidávali do roztoku, v němž bakterie žily. Aby si je z něj vzaly, bylo potřeba mikroby ještě upravit. Vnitřní prostřední každé buňky je oddělené od vnějšku membránou.

Bakterie E. coli je oblíbený objekt biologických výzkumů.

Buňka se sama rozhoduje, které sloučeniny přijme a které ne. Často jí k tomu slouží speciální strojky, jež žádané chemikálie transportují z jedné strany membrány na druhou. E. coli nemá žádný strojek, který by přenášel dvě úplně nové báze DNA. Nikdy dřív se s nimi nesetkala a k ničemu je nepotřebuje.

Strojek schopný nové báze přenést ale existuje. Používají ho jednobuněčné rostliny. Vědci přidali chromozomu bakterií gen, který obsahoval návod na jeho výrobu. Všechno dohromady to fungovalo. Plazmidy s přebytečnými písmeny se přenášely z jedné generace E. coli na další.

Jejich přenos se dá snadno vypnout. Stačí přestat poskytovat bakteriím zásobu nových bází, nebo poškodit gen pro transportér z řas. V budoucnosti by vylepšení genetického kódu mohlo umožnit připravovat organismy použitelné v průmyslu nebo v medicíně. Kdo ví? Třeba budou jednou lidé měnit i svoji vlastní DNA.

Foto: ČTK/Šefr Igor, ČTK/AP/Oleg Popov

Autor: Radek John