Umělý život o krok blíže realitě

Vědci klonují bakteriální genomy v buňkách kvasinek a nové genomy přemísťují zpět do bakteriálních buněk.

Vědcům z J. Craig Venter Institute (JCVI), neziskové organizace zaměřené na genomický výzkum, se jako prvním podařilo přenést genom z prokaryotního organismu do eukaryotního a zase zpět do prokaryotního.

Původní genom pocházející z bakterie Mycoplasma mycoides byl přenesen do kvasinky, a zde byl klonován přidáním sekvence DNA kvasinky do bakteriálního chromosomu. Pozměněný bakteriální chromozom byl z kvasinky izolován a přemístěn do příbuzné bakterie Mycoplasma capricolum, čímž byla vytvořena nová buňka M. mycoides. Novou metodu vědci publikovali v časopise Science. Hamilton Smith, vědec z JCVI týmu, považuje tento objev za jeden z nejdůležitějších v oboru syntetické genomiky.

Současnost těží z minulosti

Současný výzkum navazuje na objevy stejného výzkumného týmu publikované v roce 2007. Tehdy vědci zjistili, že přenos genomu M. mycoides do M. capricolum bakterii přetvořilo opět na M. mycoides. Tato práce dala vzniknout teorii, že DNA je jakýsi „software života", a že je to právě DNA, kdo diktuje fenotyp buňky.
V roce 2008 stejný tým popsal konstrukci prvního syntetického bakteriálního genomu sbíráním DNA fragmentů vyrobených ze čtyř stavebních kamenů života - nukleotidů A, C, G a T. Konečné spojení DNA fragmentů a vytvoření celého genomu bylo provedeno v kvasince. Pak ale narazili na svízelný problém, když se pokusili o přenos syntetického bakteriálního genomu ven z kvasinky do bakteriální buňky, všechny experimenty ztroskotaly.

Bez methylace to nelze

K přenosu chromozomu byla zapotřebí methylace DNA. Jde o chemickou modifikaci deoxyribonukleové kyseliny, kterou bakteriální buňky používají k ochraně jejich genomu před restrikčními enzymy. To jsou bílkoviny, které DNA štěpí ve specifických místech. Když byl chromozom izolován přímo z bakteriálních buněk, byl už pravděpodobně methylován, a proto při jeho přenosu nedošlo k žádným problémům. Genom byl už dostatečně chráněn před bakteriálními restrikčními enzymy.

V současné studii byly specifické enzymy methylázy izolovány z M. mycoides a použity k metilaci M. mycoides genomu získaného z kvasinky. Po methylaci DNA byl chromozom schopen úspěšného transferu do M. capricolum. Bez předešlé methylace by nebyl přenos umožněn.

Jednoduchý experiment jako důkaz

Jako důkaz, že právě restrikční enzymy M. capricolum byly zodpovědné za destrukci přeneseného genomu, tým z bakterie odstranil geny zodpovědné za tvorbu těchto enzymů. Když byly genomové přenosy prováděny za použití bakterií bez genů pro restrikční enzymy, všechny přenosy genomů prošly bez problému bez ohledu na to, zda DNA byla metylována či nikoliv.

„Možnost modifikovat bakteriální genomy v kvasince je důležitá přednost. Bude-li tato metoda použitelná i na další druhy bakterií, v což také doufáme, stane se brzy součástí běžné laboratorní praxe při modifikaci organismů." řekl Sanjay Vashee.

Autor:
Vlasta Stancová

Zdroj:
http://www.sciencedaily.com/releases/2009/08/090821205730.htm