Syntetická biologie
Biologové míchají geny jako balíček karet. Pokoušejí náhodu

Vědci sestrojili v laboratoři umělou molekulu DNA a nahradili jí část chromozomu v buňkách kvasinek. A potom geny zamíchali jako balíček karet. Získali tak nové varianty kvasinek s pestrou škálou vlastností.

Loni se odborníkům z Ústavu Craiga Ventera podařilo sestavit v laboratoři kompletní genom bakterie Mycoplasma a vložit ho do buňky zbavené vlastní DNA. Výsledný organismus se spokojeně množil.

Provést něco podobného u kvasinky je o poznání náročnější. Bakterie nemají buněčné jádro, jejich geny leží na jedné dlouhé molekule DNA, která volně plave v buňce. Kvasinky, stejně jako prvoci, řasy, houby, rostliny a živočichové mají své geny rozděleny do několika chromozomů, v nichž je DNA složitě svázaná pomocí "uzlíků" z bílkovin a jádro obaluje membrána. Vytvořit kompletní genom složitějších organismů je tak zatím nad lidské síly.

Vědci z lékařské fakulty Johns Hopkins University sestavili v laboratoři alespoň krátké rameno jednoho z chromozomů kvasinky. Jeho DNA tvoří sto tisíc bází, což odpovídá jednomu procentu celého genomu. Vědci využili toho, že genom kvasinky je kompletně přečten. V počítači známou sekvenci pozměnili tak, aby nezasáhli žádné životně důležité geny. Mimo jiné do DNA vložili sekvence, které rozpoznává enzym schopný odstraňovat a vzájemně promíchávat dlouhé úseky DNA.

Řízená náhoda, zrychlená evoluce

Buňky, v nichž se podařilo původní rameno chromozomu nahradit jeho umělou a upravenou verzí, byly svými vlastnostmi nerozlišitelné od normálních kvasinek. Potom ale vědci aktivovali onen "míchací" enzym, který geny na umělém rameni náhodně promíchal a některé odstranil. Jako kdyby dealer zamíchal balíček karet a pár listů vytáhl.

Celý proces zopakovali u několika kvasinkových kultur. Získali tak buňky, které se mezi sebou lišily rychlostí růstu, nároky na teplotu, odolností vůči chemikáliím a schopností metabolizovat různé organické látky.

Metoda popsaná v on-line verzi časopisu Nature má jednak přispět k lepšímu poznání zákonů, jimiž se řídí přepis genů v organismech, jednak k vývoji polosyntetických organismů šitých na míru našim potřebám. Upravené kvasinky a další mikroorganismy by pro nás v budoucnu mohly vyrábět biopaliva, léky, vakcíny, likvidovat znečištění... K podobným účelům se některé kmeny využívají už nyní, vědci však hledají stále efektivnější způsoby jejich modifikace.