После 20 лет работы биологи получили организм с частично искусственным геномом

Международный коллектив биологов вывел штамм пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae, 6 из 16 хромосом которых были получены в лаборатории. Этот результат является частью длящегося уже 20 лет проекта синтетического дрожжевого генома Sc2.0, целью которого является получение новой версии генома этого организма, оптимизированного с точки зрения функционирования и лишенного некодирующих частей. Серия работ, описывающих последние достижения, опубликована в журнале Science.

В 1996 году был секвенирован первый геном эукариота, которым стали пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae, — популярный в биологии модельный организм. Последовательность их генетической информации состоит из 12 миллионов пар оснований, разделенных между 16 хромосомами. С тех пор длится коллективный проект по получению этих одноклеточных грибов с полностью синтетическим геномом.

Геномы не являются статичными структурами: они подвержены делециям (перестройки хромосомы, при которых происходит потеря ее участка), дублированию и вставкам, рекомбинации и перегруппировкам, вторжениям и разрушениям генетическими элементами, такими как транспозоны. Все эти многочисленные изменения являются основой для вариативности, с которой работает естественный отбор, однако в результате их геномная организация не основывается на принципах эффективности, а сильно зависит от эволюционной истории организма.

Проект Sc2.0 ставит своей целью «распутать», упорядочить и реорганизовать генетический проект одного из наиболее изученных эукариотических геномов. В марте 2014 года было объявлено о получении первой искусственной хромосомы synIII, содержащей 272 871 пар оснований. В новых статьях описаны синтезированные хромосомы synII, synV, synVI, synX и synXII. В конечном счете исследователи стремятся удалить все транспозоны и повторяющиеся элементы, перекодировать стоп-кодоны UAG и перенести гены транспортной РНК в новую хромосому, не вызывая дефектов, при этом одновременно добавляя признаки для облегчения конструкции и манипуляции хромосомами. По завершении окончательный синтетический штамм дрожжей станет еще одной вехой в нашей способности работать с геномом эукариот и понимать его. Полученные знания также позволят нам глубже разобраться в функционировании генов других организмов и в будущем приступить к перепроектировке более сложных геномов.