Химики Университета Райса в США взломали генетический код кишечной палочки Escherichia coli, внедрив в механизм синтеза белков дополнительную аминокислоту. В результате бактерия превратилась в живой индикатор окислительного стресса. Об этом сообщается в статье Chem.
Обычно живые организмы для строительства белков применяют в районе двадцати различных аминокислот, некоторые из которых является заменимыми (9), а некоторые является незаменимыми (11). Аминокислоты, в свою очередь, кодируются с помощью комбинации из трех нуклеотидов внутри ДНК, иное название нуклеотидов – кодоны. Исследователи смогли принудительным образом заставить кишечную палочку делать то, что им необходимо – применять аминокислоту гидрокситриптофан. Важный факт – данная аминокислота является своеобразным предшественником других нейромедиаторов, одним из которых является серотонин. Естественно, данное утверждение применимо в отношении людей, в первую очередь.
Само по себе изменение генетического кода включало в себя три этапа.
1. Исследователи смогли разработать специальный биолого-химический механизм, который позволял конкретной клетке внедрять гидрокситриптофан в состав различных белков. Так как данный механизм считается биортогональным, а именно – он позволяет типичным биохимическим процессам протекать в стандартном виде и не способствует изменению или нарушению процессов трансляции, в те периоды, когда информация, заключенная в генах, переходит к рибосомам, где и синтезируются белки.
2. Далее для кодирования данной бактерии использовался полый или же «пустой» кодон, которая представляла собой определенную цепочку из 3 нуклеотидов, которая не закреплялась за данной аминокислотой.
3. Напоследок, данным бактериям добавляли ферменты, которые нужны для создания гидрокситриптофана.
К настоящему моменту ученые по всему миру создали более 200 неканонических аминокислот, однако большинство из них не могут быть синтезированы живыми организмами. Внедрение дополнительных аминокислот позволяет специалистам следить за состоянием клеток и их реакциями на окружающую среду. Исследователи надеются, что в будущем способность живых организмов самостоятельно производить искусственные молекулы позволит получать терапевтические препараты в нужных количествах. Например, модифицированные опухолевые клетки могут производить противоопухолевые молекулы, останавливая развитие рака.
