Американские ученые полностью переписали генетический код кишечной палочки Escherichia coli, внеся в ее геном более 62 тысяч изменений. Полученный микроорганизм будет полностью устойчив ко всем известным вирусам, не сможет обмениваться генами с другими бактериями и будет синтезировать ранее не существующие белки. Предварительные результаты работы опубликованы в журнале Science.

Обычно белки состоят из 20 типов аминокислот, однако модифицированная E.coli использует для синтеза полипептидов четыре дополнительные искусственные аминокислоты. Так как последние не существуют в естественной среде, организм не сможет расти и размножаться вне лабораторных условий.

ДНК любого живого организма образована четырьмя типами нуклеотидов: A, Т, G и C. Каждый триплет (тройка) нуклеотидов кодирует одну из 20 белковых аминокислот. Так как общее число возможных комбинаций достигает 64, множество триплетов являются избыточными. Например, целых три комбинации — TAG, TAA и TGA — являются стоп-кодонами, то есть сигнализируют о прекращении синтеза белка в процессе трансляции. Однако ученые решили использовать лишние триплеты для кодирования новых аминокислот.

Ранее исследователи смогли отредактировать 314 триплетов TAG в кишечной палочке, теперь они планируют изменить семь различных кодонов. Поскольку это требует внести в геном бактерии 62 тысячи изменений, биологи сначала синтезировали короткие отрезки ДНК длиной около двух тысяч нуклеотидов. Они были сшиты вместе, а затем внедрены в E.coli.

Исследователи выявили ряд возникших летальных мутаций, однако они надеются, что дефекты удастся быстро исправить. По оценкам авторов работы, синтетическая бактерия появится на свет максимум через четыре года.

В будущем исследователи планируют создать невосприимчивые к вирусам стволовые клетки человека и сельскохозяйственных животных. Такие клетки могут быть использованы для производства вакцин и органов для пересадки.