Szegedi baktérium segítségével alkották meg a világ első mesterséges élőlényét
Május közepén új mérföldkövet jelentettek be a mesterséges élet létrehozásában: egy baktérium teljes örökítőanyagát szintetikusra cserélték cambridge-i kutatók, ráadásul az egész élővilágban egységes genetikai kódon is változtattak. Azt azonban már kevesen tudják, hogy a példátlan eredmény eléréséhez egy olyan baktériumot használtak, amelyet az MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpontjában fejlesztett ki Pósfai György és kutatócsoportja.
A napokban járta be a sajtót egy tudományos hír, amely egy mesterséges élőlényről szólt. Hasonló munka hasonló címmel már szerepelt a sajtóban korábban is, a mostani eredmény azonban valóban új mérföldkő a mesterséges sejtek készítésében. A munkának Pósfai György szerint háromféle jelentősége is van:

1.  A technológia alkalmazható lesz más, racionálisan tervezett sejtek készítésére.
2.  Nem természetes aminosavak kódolása, ezzel újfajta, sokféle célra használható fehérjék előállítása is lehetővé válik.
3.  A megváltoztatott kódolás miatt biztonsági, genetikai kommunikációs tűzfal keletkezik a mesterséges baktérium és a természetes élőlények között.

De nevezhetjük-e mesterségesnek ezt az élőlényt? Igen is, meg nem is, magyarázza Pósfai. Az elkészítéshez élő sejtekre volt szükség, maga a fogadó gazda is egy természetes élőlény. Ugyanakkor a sejt felépítését és működését meghatározó információt hordozó DNS-t mesterségesen alakították ki. Hasonló munkára egyébként már volt példa, Craig Venter csapata évtizedes erőfeszítéssel készített olyan Mycoplasma baktériumot, amelyet szintetikus eredetű DNS működtetett (Gibson és mtsai, Science, 2010). A Mycoplasma egyszerűsége miatt alkalmas volt a technológia demonstrálására, gyakorlati haszna azonban nincsen az alkalmazásokban. A mostani munka újabb dimenziót nyitott: egyrészt jóval nagyobb DNS-molekulát tudtak összeállítani, másrészt egy igen hasznos, a kutatásban és az iparban széleskörűen használt baktériumot vettek alapul.

Úgy hívják: Syn61

A létrehozott, Syn61 nevű kólibaktérium nem szolgai lemásolása az alapul vett baktériumtörzsnek. A genetikai kódrendszert megváltoztatták, egyszerűsítettek rajta. A természetes, univerzális genetikai kód redundáns, a 64-féle kódvariáns 20-féle aminosavat kódol, azaz egy-egy aminosavra többféle kódolás is vonatkozhat. Itt a szerin aminosavat kódoló hatféle kodon közül kettőt kihagytak, illetve másik, szinonim kodonnal helyettesítettek. Így felszabadult két kodon, pontosabban három, mivel az eredeti, háromféle stopkodonból az egyiket szintén mellőzték. Így lett a 64 elemű genetikai kódból 61 elemű, innen a Syn61 név – írta Pósfai.

A magyar szál

Pósfai György szerint van még egyéb érdekessége is a munkának: egy magyar szál, egy szegedi előzmény. Ugyanis nem akármilyen, a laboratóriumokban vagy az iparban gyakran használt, „vad” kólibaktérium DNS-ét vették alapul a szintetikus variánshoz, hanem az MTA SZBK Biokémiai Intézetének Genommérnöki Csoportjában készített, MDS42 nevűét. A név egy genetikailag erősen egyszerűsített kólibaktériumra utal (Multiple Deletion Strain, 42 kiejtett genomszakasszal). „Többéves munkával, melybe – elsősorban bioinformatikai segítséggel – egy amerikai kutatócsoport is bekapcsolódott, precízen elimináltuk a baktérium genomjából a fölöslegesnek, illetve a kutatási-ipari felhasználás szempontjából károsnak ítélt géneket. (A munkát annak idején két fázisban közöltük: Genome Research, 2002; Science, 2006). Célunk kettős volt. Egyrészt úgy gondoltuk, a fölösleg eltávolításával hatékonyabb és genetikailag stabilabb lesz a baktérium – ebből csak a stabilitás igazolódott. Másrészt – alapkutatási szempontból – az érdekelt bennünket, meddig lehet elmenni a genetikai egyszerűsítésben anélkül, hogy komolyabban sérülnének a baktérium képességei.”

Miért választották most az MDS42 kólibaktériumot a szintetikus verzióhoz? Ennek két oka van: egyrészt 4,6 millió nukleotid helyett kevesebb mint 4 milliót kellett összeszerkeszteni, másrészt hiányzott már belőle sok, a felhasználás szempontjából igazoltan felesleges vagy káros szakasz (pl. a mutációkat, genetikai instabilitást okozó „ugráló” gének). Pósfai szerint a kapcsolat a két munka között jó példa arra, hogy egy alapvetően alapkutatási projekt később – előre nem látott módon – egy igencsak hasznos alkalmazásokkal kecsegtető munka kiindulópontjává válhat.

A mostani, szintetikus genomú baktérium valószínűleg nem lesz sokáig világrekorder a mesterségesség „versenyében”. Még drasztikusabban átalakított genetikai kódrendszerű kólibaktérium is készülőben van (szintén MDS42-alapokon), más szintetikus baktériumgenomokat is terveznek, és nincs messze a mesterséges genomú, 12 millió nukleotidból összeálló élesztőgenom befejezése sem.

(Kiemelt képünk illusztráció.)

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos eredményeket is bemutató Facebook-oldalát.
Syn61 Szeged baktérium mesterséges élőlény