Tokio 22 novembra 2021 (HSP/Sputnik/Foto:Pixabay)
Japonskí biológovia vytvorili prvú umelú genómovú DNA, ktorá môže byť vytvorená a rozvíjať sa mimo buniek. Vedci dokázali spustiť proces génovej expresie a mimobunkovú replikáciu v DNA, vytvorenú v bezbunkovom systéme z nukleónových kyselín a bielkovín. Výsledky výskumu boli zverejnené v časopise ACS Synthetic Biology
Rozmnožovanie a vývoj sú základnými schopnosťami živých organizmov. Až doteraz sa nepodarilo vytvoriť umelé materiály s týmito schopnosťami. Aby začal fungovať umelý molekulárny systém, ktorý má schopnosť rozmnožovať sa a ďalej sa rozvíjať, genetická informácia, ktorá je zakódovaná v DNA, musí byť preložená na RNA, teda prevod informácie z DNA do štruktúry proteínov. Po spustení procesu expresie proteínov musí cyklus replikácie DNA s týmito bielkovinami fungovať počas dlhého obdobia. Základná komplikácia spočíva v tom, že gény, ktoré sú nevyhnutné na replikáciu DNA, zároveň musia plniť svoju funkciu expresie.
Aby bol tento problém odstránený, vedci z Tokijskej univerzity na čele s profesorom Norikazu Ičihašim namiesto zložitého mechanizmu replikácie DNA živých organizmov, vyžadujúceho obrovské množstvo génov, vytvorili umelý systém replikácie s iba dvoma génmi – replikačným enzýmom Phi29 a Cre-. Autori si myslia, že tieto dve bielkoviny môžu dobre fungovať pri nízkych koncentráciách, a budú vytvárané v dostatočnom množstve aj v bezbunkových systémoch translácie.
Vytváranie umelých buniek
Podarilo sa im vytvoriť bezbunkový systém transkripcie a translácie, v ktorom je možné prevádzať gény na bielkoviny a replikovať pôvodné molekuly kruhovej DNA s pomocou kruhovej DNA, ktorá je nositeľkou dvoch génov, potrebných na proces replikácie. Navyše vedcom sa úspešne podarilo zlepšiť pôvodnú DNA, zvýšiť jej efektívnosť a replikáciu desaťnásobne. Proces replikácie DNA trval 60 dní.
Vedci poznamenávajú, že pridávaním génov, potrebných pre transkripciu a transláciu k umelo vytvorenej DNA, bude možné vytvárať umelé bunky, ktoré budú rásť samostatne vďaka zlúčeninám s nízkou molekulovou hmotnosťou, ako sú aminokyseliny a nukleotidy.
V budúcnosti môžu byť také bunky použité na výrobu liekov a potravín. V súčasnosti sa na tieto účely používajú živé mikroorganizmy. Keď sa vymenia za umelé programovateľné bunky, procesy budú viac ovládateľné a stabilné.