Sciencemag.cz
Doporučujeme
Craig Venter, který na sebe upozornil hlavně během projektu sekvenování lidského genomu na přelomu tisíciletí, se v dalších letech mj. zaměřil na konstrukci minimálního organismu – jinak řečeno, osekat z genomu nejjednodušších bakterií (míněno: bakterií s nejmenším genomem) co nejvíce genů a dostat tím minimální sadu nezbytnou pro život.
V roce 2005 byl připraven první organismus se zcela syntetickým genomem JCVI-syn1.0. Před 5 lety vědci kolem Craiga Ventera vytvořili syntetický organismus obsahující 473 genů (JCVI-syn3.0), přičemž pokus o 471 genů skončil neúspěchem. Mycoplasma genitalium, přirozený organismus s nejmenším možným známým genomem, má genů 523. Původně se předpokládalo, že tento počet se podaří zredukovat třeba ještě o 200, ale to teď vypadá jako mylný odhad – nebo jde tvorba minimálních organismů alespoň mnohem pomaleji. Navíc i bakterie se 473 geny se chovala podivně: dokázala sice růst a rozmnožovat se, ale přitom produkovala buňky velice odlišných tvarů a velikostí, jako kdyby tedy příslušný biochemický systém nebyl stabilní. Nyní ale bylo oznámeno, že tyto problémy lze vyřešit přidáním (respektive vrácením) 7 genů. Dostali jsem se tak k „minimálnímu“ organismu se 480 geny. Přidání dalších 12 genů vytvořilo verzi JCVI-syn3A, což by měl být základ pro další výzkumy. Stále jsme pod 500 geny.
Už jen pozorování těchto bakterií pod mikroskopem je celkem náročné, mají-li tedy jít o živé buňky, protože jsou velmi citlivé, snadno se např. mechanicky trhají.
Studie, na níž spolupracovali vědci z J. Craig Venter Institute, National Institute of Standards and Technology (NIST) a Massachusetts Institute of Technology (MIT) byla publikována v časopisu Cell.
Samozřejmě nutno předpokládat, že jakýkoliv „minimální“ organismus nebude zrovna konkurenceschopný a dokáže přežívat pouze v laboratorním prostředí. Nicméně od minimální sady lze pak přejít k dalším výzkumům, např. zkoumat, co se stane přidáním dalšího genu (a tím se zase dostat k nějaké jeho „základní“ funkci). Do minimálního organismu lze vkládat další genetické moduly, které pak buňkám umožní fungovat jako velmi účinné chemické továrny (včetně výroby léků v lidském těle), detektory nebo dokonce biopočítače (přepínače).
Při výzkumu se postupuje hlavně tak, že se geny poškozují a zkoumá se životaschopnost buňky. Nicméně tím to nekončí, minimální organismus nemá jen ostatní geny poškozené, ale skutečně odstraněné. Navíc celý genom je syntetický, připravený laboratorně a pak vložený do buňky, z níž se původní genetická informace zcela odstraní.
Jsme ale stále na počátku cesty, abychom přesnému fungování jednotlivých genů plně rozuměli. Např. ze 7 nově přidaných genů pro dělení buňky podle autorů studie chápeme funkci pouze 2, dalších 5 se přidalo (respektive vrátilo) až metodou pokus-omyl.
Cell (2021). DOI: 10.1016/j.cell.2021.03.008
Zdroj: National Institute of Standards and Technology / Phys.org a další
Poznámky PH:
Přesněji řečeno, při vytváření minimálního organismu se nevychází z Mycoplasma genitalium, ale z příbuzné Mycoplasma mycoides.
Ještě bychom za minimální mohli pokládat genom nikoliv o nejmenším počtu genů, ale bází. U těchto bakterií asi srovnání vyjde cca nastejno.
Mimochodem pro srovnání: lidské mitochondrii zbylo 37 genů, všechno ostatní přešlo do jádra nebo zaniklo. Bakterie Escherichia coli má 4 000 genů a na objem je asi 100krát větší než „minimální organismus“.
