Инженерный
подход к сборке клетки ничем не отличается
от сборки телевизора или компьютера. Во-первых,
нужно иметь схему материальной "начинки"
прибора и схему его работы. Принцип "сделать,
чтобы понять" обычно работает на
достаточно простых устройствах, содержащих
минимальное количество деталей. Одной из
простейших биологических машин, известной
генетикам, остается одноклеточный
микроорганизм - микоплазма.
Прародители микоплазмы - знаменитые молочнокислые палочки, которые широко используются для приготовления простокваши, йогуртов. Около миллиона лет назад основатели нового вида бактерий - микоплазмы - утеряли значительную часть хромосомы и претерпели серьезное упрощение в своей организации. Кольцевая хромосома микоплазмы сейчас содержит около 500 генов, а вся хромосома состоит из 580 000 нуклеотидов (звеньев в цепочке ДНК). Микоплазма утеряла клеточную оболочку и превратилась в настоящего паразита, который 99% времени проводит внутри клеток хозяина.
В работе, проведенной американскими учеными, изучался подвид микоплазмы, который чаще всего паразитирует в эпителиальном покрове мочеполовой системы человека. Микоплазма у многих людей живет в клетках почти анонимно, не давая никаких симптомов заражения. Однако некоторые подвиды бактерий вызывают иммунную реакцию, которая проявляется в виде хронического воспаления мочеполовых путей. Этот микроб относится к группе сексуально переносимых возбудителей. Микоплазма предпочитает размножаться в клетках хозяина, хотя способна выживать и без помощи других клеток.
Современная молекулярная биология оснащена молекулярными "ножницами", "иголками" и "нитками" для сборки ДНК. Инструментарий генной инженерии позволяет очень точно вырезать по одному гену из кольцевой хромосомы, зашивая "стык в стык" концы оставшейся хромосомы. Подобно электромонтеру, вооруженному тестером, генетик проверяет функциональную активность каждого гена, выключая его из линейной цепи. Таким путем сотрудники Института генетических исследований в Роквилле, США, проверяли роль каждого из 500 генов в выживании микоплазмы.
Довольно быстро удалось выяснить, что одиночное избирательное выключение одного из 150 генов не влияло на жизнеспособность бактерий. Оставшиеся 350 генов оказались незаменимыми "игроками", хотя принадлежали к разным группам белков и ферментов клетки. "Машина жизни" не "заводилась", если удаляли или повреждали любой из оставшихся 350 генов.
Определение 350 незаменимых генов бактерии - это огромный прорыв в человеческих знаниях о сущности живого. Фактически определены исходные незаменимые буквы алфавита жизни, и с помощью компьютера предстоит найти правила сборки этих букв в слова и предложения, которые будут соответствовать элементарным функциям клетки. Каждый из генов, кодирующий белковую молекулу, участвует в сборке разных слов и предложений. На языке клеток - это сборка "моторов" для перемещения, "помп" для перекачки полезных питательных веществ в клетку, откачки шлаков и прочего оборудования для поддержания порядка (гомеостаза). Значит, инструкции ДНК прочитываются одними машинами для сборки других машин. Таким осторожным манипулированием ученые начали продвигаться вперед, поскольку имеют дело с объектом, принцип работы которого остается неизвестным.
Теперь химикам предстоит синтезировать все 350 генов и расположить их в естественном порядке на матрице ДНК. Затем такая рукотворная хромосома будет перенесена в тело бактерии, чтобы проверить, как она работает. Предварительно с помощью компьютера будет сделана программа, показывающая наиболее вероятные способы сочетания 350 генов. Разные комбинации активных генов должны обеспечить главные функции клеток: транспорт пищевых веществ, образование биологического "топлива", деление и подвижность, гомеостаз и другие физиологические реакции. На этом пути будет подсчитано, какие комбинации генов обеспечивают надежное устройство машин и приборов клетки. Кроме того, этот же подход позволит понять программу, которая заставляет разрозненные части работать как целое.
Инструкции, заложенные в ДНК и генах, должны быть аккуратно прочитаны молекулярными машинами и реализованы в органеллы - ее важнейшие составные части. В результате будет создана программа участия 350 генов в сборке каждой органеллы. Пока остается неясным, какая информация и какие силы заставят собранные детали клеток согласованно и устойчиво работать. Только манипуляции с искусственной хромосомой позволят выяснить участие генов в сборке инструментария и программ живых одноклеточных систем. Возможно, что правильно собранные детали начнут самостоятельно работать без дополнительной информации
Статьи на близкие темы :
Проект Геном Человека
С чего начинается жизнь
Генетика и стратегия эволюции
Ген заживления ран и включения сердца.
Гены продлевают жизнь и улучшают память.
Генетическое изменение метаболизма(Мечта чревоугодника).
ХОРОШИЙ ПРИМЕР : Трансгенная овца помогает делать сыр.
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ : Ген запаха.
КУРЬЁЗЫ : Помесь медузы и обезьяны.
Начало Человек Крионика Генетика Клонирование Эликсир Жизни Нанотехника
