Один из первых фактов, который узнают студенты-биологи, заключается в том, что последовательность молекул ДНК, генетический код, состоит всего из четырех символов — A, T, C и G. Каждый из этих символов соответствует одному из стандартных блоков молекулы ДНК, а их последовательность содержит всю жизненно важную для организма генетическую информацию, определяющую ход всех процессов в живых организмах. И вот недавно группе ученых-биологов удалось сделать невозможное с точки зрения современной биологии — создать живые клетки с «чужой» ДНК, генетический код которой содержит два дополнительных элемента и описывается уже шестью символами.

«Сейчас мы имеем первую живую клетку, которая живет, функционирует и размножается, невзирая на большее количество информации, содержащейся в ее ДНК» — рассказывает Флойд Ромесберг (Floyd Romesberg), ученый в области синтетической биологии из Научно-исследовательского института Скриппса (Scripps Research Institute), Калифорния, — «Наличие дополнительных символов генетического кода открывает дверь огромному количеству новых сложных молекул. Благодаря этому синтетические клетки и простейшие микроорганизмы могут использоваться для производства совершенно новых видов белков и ферментов, которых еще не существует в окружающем нас мире. А такие возможности, в свою очередь, позволят производить новые научные исследования, разработать новые методы диагностики и лечения заболеваний. Но все это еще находится в очень далекой перспективе».

ДНК
ДНК

Работники лаборатории Флойда Ромесберга провели 15 лет, разрабатывая технологии получения цепочек ДНК, содержащих два дополнительных элемента. Ведь все дело заключается не просто во внедрении новых молекул аминокислот, нуклеотидов, в структуру ДНК. Ученым требовалось подобрать подходящие аминокислоты и добиться того, чтобы клетки живых организмов смогли «понять» информацию, закодированную «расширенным кодом», на основе которой они вырабатывают белки и производят дублирование молекул ДНК.

В 2012 году ученые группы Ромесберга добились существенного прогресса в деле создания шестисимвольной ДНК. Во время экспериментов, производимых «в пробирке», такая ДНК была успешно реплицирована и ее код был успешно расшифрован в последовательность молекул РНК. Но эти эксперименты были еще очень далеки от того, чтобы шестисимвольная ДНК могла существовать и функционировать должным образом в сложной и хаотичной среде живой клетки.

Наконец, Ромесбергу и его группе удалось при помощи определенных приемов «уговорить» клетки бактерий вида E. Coli воспринимать, обрабатывать и воспроизводить шестисимвольную ДНК, которая была внедрена в них искусственным путем. Несмотря на внешнее подобие, такие клетки развивались намного медленнее своих обычных собратьев и несли еще целый ряд характерных отличий. Следующим шагом, который намерена сделать группа Ромесберга, станут подробные исследования процессов расшифровки шестисимвольной ДНК в последовательность молекул РНК, что используется клетками при создании белков различных видов. Избыточный генетический код позволит клеткам создавать белки, которые очень трудно, и порой просто невозможно, синтезировать даже в лабораториях традиционными методами.