Sintetično življenje

Raziskovalcem in raziskovalkam s Scrippsovega inštituta v Kaliforniji je prvim uspelo pripraviti sev bakterije Escherichia coli, ki lahko uspešno uporablja in prenaša genetsko informacijo, zakodirano z dodanima sintetičnima nukleotidoma. Tako pripravljena bakterija je sposobna prevesti razširjeno šestčrkovno kodo v aminokislinsko zaporedje, ki poleg dvajsetih osnovnih aminokislin vsebuje tudi novo sintetično aminokislino, zakodirano s sintetičnima nukleotidoma.

Življenje slehernega organizma na Zemlji, še več, preživetje prav vsake celice, temelji na uspešnem branju in prenosu genetske informacije. Ta se v celicah nahaja v obliki dvovijačne molekule DNK, ki jo gradijo nukleotidi. Štirje različni nukleotidi - adenin, timin, gvanin in citozin - se med seboj povezujejo in gradijo nukleotidno zaporedje. Tega si lahko predstavljamo kot kodo iz štirih črk: A, T, G in C, ki kodira navodila za izgradnjo ključnih celičnih komponent – proteinov. Ti so zgrajeni iz dvajsetih aminokislin, ki omogočajo, da protein zavzame točno določeno prostorsko strukturo, kar je ključen pogoj za izvrševanje funkcije. Prevajanje informacije iz štiričrkovne kode DNK v aminokislinsko zaporedje proteina predstavlja osnovni podstat življenja in postulira tako imenovano osrednjo biološko dogmo.

S pomočjo štirih črk in zaporedij, ki jih tvorijo, je v molekuli DNK pri ljudeh zakodiranih okoli 20.000 različnih proteinov. Kljub izjemni raznolikosti in zmogljivosti, ki nam jo ponuja štiričrkovna koda, je raziskovalce radovednost napeljala na idejo, da v nukleotidno zaporedje DNK vgradijo nove, sintetične nukleotide. Vgradnja teh omogoča tvorbo novih nukleotidnih zaporedij, pripadajočih aminokislinskih zaporedij in izgradnjo novih proteinov z novimi funkcijami.

V raziskavi, objavljeni v reviji Nature, je znanstvenikom uspelo pokazati, da lahko bakterija na podlagi razširjenega nukleotidnega zaporedja zgradi povsem nov protein. Poleg naravnih tega gradijo tudi nenaravne, sintetične aminokisline. V zastavljenem poskusu je bakteriji uspelo prevesti nukleotidno zaporedje v dobro znan zeleni fluorescirajoči protein, ki je vseboval tudi sintetično aminokislino. Prisotnost sintetične aminokisline v strukturi proteina ni zmotila njegove funkcije, saj je ta ob vzbujanju še vedno oddajal zeleno svetlobo.

Čeravno je predstavljeni dosežek služil zgolj kot dokaz, da lahko pripravimo bakterijo, ki je sposobna hrambe in uporabe razširjene genetske informacije, raziskava odpira pot številnim novim aplikacijam v biotehnologiji in medicini. Raziskava pa nas tudi draži in poziva k razmisleku o oblikah življenja, ki jih poznamo, ter tistih, ki jih še nismo odkrili ali ustvarili.

Novo genetsko abecedo so za vas dešifrirali vajenec Uroš in neutrudni ribosomi.