Британские ученые из Лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета разработали бактерию Syn57, представляющую собой форму жизни с упрощенным и измененным генетическим кодом. В отличие от других известных организмов, использующих 64 кодона (триплеты нуклеотидов, кодирующие аминокислотную последовательность белков), Syn57 использует всего 57 кодонов, исключая при этом повторяющиеся и избыточные варианты.
Syn57 был получен в ходе масштабного изменения ДНК кишечной палочки E. coli: более 100 000 позиций в её геноме были модифицированы, что потребовало сложной инженерной работы и применения передовых технологий синтеза ДНК. Чтобы успешно изменить генетический код, возникла необходимость решения проблемы перекрывающихся генов – их разделения на отдельные фрагменты и разработки новой структуры генома. В конечном итоге бактерия приобрела способность функционировать, несмотря на отсутствие семи стандартных кодонов, а все белки формируются исключительно из минимального необходимого набора генетических «инструкций».
Уникальный генетический код Syn57 обеспечивает высокую устойчивость к воздействию большинства природных вирусов, поскольку вирусные механизмы не способны правильно интерпретировать упрощённый код, что делает заражение невозможным или крайне маловероятным. Данное свойство представляет значительный интерес для промышленных биотехнологий, позволяя существенно уменьшить вероятность заражения производственных штаммов бактериофагами и, как следствие, снизить финансовые потери. Также стоит отметить снижение уровня биоопасности: в случае случайного попадания Syn57 в окружающую среду, другие живые организмы не смогут прочитать и использовать содержащиеся в ней гены, что препятствует нежелательному распространению генетических изменений.
Несмотря на достигнутую рекордную эффективность, у Syn57 есть определенные ограничения. В частности, скорость её размножения значительно ниже, чем у стандартной кишечной палочки – популяция Syn57 увеличивается вдвое примерно за 4 часа, в то время как у E. coli это происходит всего за один час. Исследователи продолжают работу над устранением данного недостатка и поиском методов, позволяющих ускорить рост синтетических организмов для применения в промышленном производстве новых материалов или фармацевтических препаратов.
Syn57 открывает новые возможности как для фундаментальных научных изысканий, включая проверку основных пределов жизнедеятельности, так и для внедрения современных биотехнологий в промышленность и здравоохранение. Этот организм стал самым «экономичным» с точки зрения используемого генетического кода на Земле и представляет собой важный объект для дальнейших исследований в области синтетической биологии.