Η δημιουργία του Syn57 αποτελεί ένα σημαντικό επίτευγμα στη συνθετική βιολογία, αποδεικνύοντας ότι η ζωή μπορεί να λειτουργεί με έναν πιο συμπυκνωμένο και αποτελεσματικό γενετικό κώδικα.
Στις αρχές Αυγούστου, ερευνητές από το Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας του Ιατρικού Συμβουλίου (MRC LMB) στο Κέιμπριτζ παρουσίασαν το Syn57, ένα βακτήριο E. coli με τον πιο συμπυκνωμένο γενετικό κώδικα που έχει δημιουργηθεί ποτέ.
Αυτή η συνθετική μορφή ζωής χρησιμοποιεί μόλις 57 από τους 64 κωδικούς (codons) του γενετικού αλφαβήτου, αποδεικνύοντας ότι η ζωή μπορεί να λειτουργήσει με λιγότερους γενετικούς οδηγούς από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως.
Η εξέλιξη του γενετικού κώδικα
Ο γενετικός κώδικας της ζωής βασίζεται σε 64 τριπλέτες νουκλεοτιδίων (κωδικόνια), οι οποίες καθοδηγούν τη σύνθεση των 20 αμινοξέων που αποτελούν τις πρωτεΐνες. Ωστόσο, ορισμένα από αυτά τα κωδικόνια είναι πλεονασματικά, δηλαδή κωδικοποιούν το ίδιο αμινοξύ ή σήμα τερματισμού, χωρίς να προσφέρουν νέα λειτουργικότητα. Αυτό υποδηλώνει ότι υπάρχει περιθώριο για βελτιστοποίηση του γενετικού κώδικα.
Το 2019, ερευνητές στο Κέιμπριτζ δημιούργησαν το Syn61, μια μορφή E. coli που χρησιμοποιεί 61 κωδικόνια, απομακρύνοντας δύο από τα έξι κωδικόνια για το αμινοξύ σερίνη και ένα από τα τρία κωδικόνια τερματισμού. Αυτή η πρόοδος άνοιξε το δρόμο για περαιτέρω συμπίεση του γενετικού κώδικα.
Η δημιουργία του Syn57
Η ομάδα του MRC LMB, υπό την ηγεσία του Jason Chin, προχώρησε σε μια πιο τολμηρή προσέγγιση. Μετά από εκτεταμένη ανάλυση, αποφάσισαν να απομακρύνουν επτά κωδικόνια από τον γενετικό κώδικα της E. coli.
Αυτό περιλάμβανε τέσσερα από τα έξι κωδικόνια για τη σερίνη, δύο από τα τέσσερα για την αλανίνη και ένα κωδικόνιο τερματισμού. Αυτές οι τροποποιήσεις απαιτούσαν την αναδιάταξη πάνω από 101.000 κωδικόνιων σε ένα γονιδίωμα μήκους περίπου 4 εκατομμυρίων ζευγών βάσεων.
Η διαδικασία αυτή δεν περιορίστηκε σε απλή αφαίρεση. Αντίθετα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν συνώνυμα κωδικόνια για να αντικαταστήσουν τα απομακρυνθέντα, διατηρώντας τη λειτουργικότητα του οργανισμού. Αυτός ο “ανασχεδιασμένος” γενετικός κώδικας επιτρέπει στο Syn57 να λειτουργεί αποτελεσματικά με λιγότερους κωδικόνια, αποδεικνύοντας την ευελιξία του γενετικού κώδικα και ανοίγοντας νέους δρόμους στη συνθετική βιολογία.
Εφαρμογές και προοπτικές
Η δημιουργία του Syn57 έχει σημαντικές εφαρμογές σε διάφορους τομείς. Η συμπίεση του γενετικού κώδικα μπορεί να οδηγήσει σε πιο αποδοτικά συστήματα παραγωγής πρωτεϊνών, βελτιώνοντας την παραγωγή φαρμάκων και εμβολίων. Επιπλέον, η δυνατότητα εισαγωγής μη φυσικών αμινοξέων στον ανασχεδιασμένο γενετικό κώδικα ανοίγει νέες προοπτικές για την ανάπτυξη νέων υλικών και φαρμάκων με μοναδικές ιδιότητες.
Επιπλέον, η μελέτη του Syn57 παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για την κατανόηση των βασικών αρχών της ζωής. Η δυνατότητα λειτουργίας ενός οργανισμού με μειωμένο γενετικό κώδικα υποδηλώνει ότι ορισμένα στοιχεία του γενετικού κώδικα μπορεί να είναι περιττά για τη βασική λειτουργία της ζωής. Αυτό εγείρει ερωτήματα σχετικά με την εξέλιξη και τη βιολογία των πρώτων μορφών ζωής στη Γη.
Η δημιουργία του Syn57 αποτελεί ένα σημαντικό επίτευγμα στη συνθετική βιολογία, αποδεικνύοντας ότι η ζωή μπορεί να λειτουργεί με έναν πιο συμπυκνωμένο και αποτελεσματικό γενετικό κώδικα.
Αυτό το επίτευγμα όχι μόνο προάγει την κατανόησή μας για τη βιολογία, αλλά ανοίγει επίσης νέους δρόμους για την ανάπτυξη καινοτόμων εφαρμογών στη βιοτεχνολογία και τη φαρμακευτική βιομηχανία.
Καθώς η έρευνα συνεχίζεται, το Syn57 μπορεί να αποτελέσει το θεμέλιο για την ανάπτυξη νέων μορφών ζωής με προσαρμοσμένες λειτουργίες, επαναστατώντας έτσι την έννοια της ζωής όπως την γνωρίζουμε.
