ý, prípadne prenášať správy, zakódované v DNA.
Baktéria druhu Mycoplasma genitalium človeku zatiaľ okrem chorôb nepriniesla veľa dobrého. Teraz sa však jeden z najmenších známych organizmov s úsporným genómom ocitol na stránkach svetových médií ako symbol pokroku v biológii 21. storočia. Stal sa prvým organizmom, ktorého genóm vedci poskladali podľa prírodného vzoru.
Malý bakteriálny hrdina
O baktérii Mycoplasma genitalium sme počuli už v roku 1995 ako o druhej baktérii s rozlúštenou DNA (po Haemophilus influenzae). Znovu si mycoplasmu všimla verejnosť začiatkom tohto storočia, keď si ju genetik J. Craig Venter vybral za modelový organizmus pri riešení otázky o minimálnej genetickej výbave života: Aký súbor génov je nevyhnutný na základné životné funkcie, teda najmä na látkovú premenu, rozmnožovanie a reakcie na prostredie?
Nuž a teraz, keď vedci v laboratóriu zreprodukovali jej kompletný genóm, sa mycoplasma stala predposledným míľnikom cesty k syntetickému životu.
Venter vyhlásil, že jeho tím ešte v tomto roku urobí záverečný krok a pripraví organizmus, ktorého v prírode niet. Na to bude treba vložiť synteticky pripravenú DNA do živej baktérie zbavenej jej vlastnej DNA. Pomôžme si počítačovou analógiou: akoby niekto do bunky zaviedol nový operačný systém a "bootoval" ju, aby sa na základe inštrukcií v novej DNA rozbehli jej životné procesy.
Nedal by sa v laboratóriu vyrobiť aj bunkový "obal" so všetkými potrebnými štruktúrami a biochemickou mašinériou? Žiaľ, toto ešte nik nedokáže.
Ešte nič neukázali?
Najdlhší dosiaľ uverejnený umelý reťazec DNA má 32-tisíc "písmen", kombinácií jej základných zložiek (adenín, guanín, cytozín, tymín). Priemyselne sa darí vyrábať reťazce asi šesťkrát kratšie. Pretože genóm Mycoplasma genitalium má takmer 600-tisíc písmen, vedci ho rozdelili na 101 častí, tzv. kaziet. Každú s päť až sedem tisíc "písmen" a minimálne jedným génom. Výrobu zadali biotechnologickým firmám, čím vyprovokovali posmešnú poznámku známeho genetika z Harvardovej univerzity Georgea Churcha, ktorý sa tiež zaoberá syntetickým životom. Pre New York Times povedal, že Venterovi ľudia zatiaľ ukázali iba to, že vedia nakúpiť a pospájať kopu DNA. Bola to však nespravodlivá kritika, lebo práve spájanie DNA do dlhých úsekov je veľmi obťažné.
Päťfázová skladačka
Vedcom poslúžili prírodné mechanizmy, ktorými si mikróby opravujú DNA, poškodenú trebárs žiarením. Najprv využili baktériu Escherichia coli a kazety spojili do štvoríc. Tie do trojíc, osmín genómu mycoplasmy, a ich dvojice do štvrtín genómu. Väčšie časti DNA už mechanizmy baktérie pospájať nezvládli. Pomohla kvasinka Saccharomyces cerevisiae, väčší mikrób s bunkovým jadrom. Takto Venterovi ľudia vytvorili polovice genómu mycoplasmy a napokon celý. Vždy overovali správnosť syntézy porovnávaním s prirodzeným genómom mycoplasmy.
Vznikne Microbesoft?
George Church nebol jediný vedec, ktorý na syntetický genóm reagoval skepticky. Samotná chemická syntéza totiž nezaručuje, že bude fungovať a vyrábať bielkoviny. Okrem toho viacerí vedci a rôzni aktivisti hovoria o spoločenských rizikách podobných postupov. Za bezpečnejšiu považujú čiastkovú genetickú úpravu prírodných organizmov. Obávajú sa aj široko koncipovaných biotechnologických patentov, ktoré podali Venterovi ľudia. Odmietajú monopol na syntetický život, akýsi Microbesoft, ktorý by vraj mohol vzniknúť podľa vzoru Gatesovho Microsoftu.
Kruhová obrana
Tvorcovia syntetického genómu sa bránia. Ide o vedecký pokrok s obrovským potenciálom pre spoločnosť, čo oprávňuje určité riziká. Stačí si predstaviť možnosti podobných organizmov v biotechnologickej výrobe, pri likvidácii znečistenia alebo skleníkových plynov v ovzduší, prípadne výrobu ekologicky čistého vodíkového paliva.
Bezpečnosť nepodcenili. V syntetickom genóme znefunkčnili gén, ktorý je základom infekčnosti mycoplasmy. Do kaziet vložili "vodoznakové" reťazce, aby sa dal syntetický genóm rozlíšiť od prírodného a aby demonštrovali zaujímavú možnosť - využiť mikróby na šírenie informácií. Do reťazcov zakódovali meno Craiga Ventera a jeho spolupracovníkov, ako aj názov inštitútu. V DNA sa číta VenterInstitvte, kde "v" nahrádza "u" podobne ako v stredovekej angličtine, pretože neexistuje aminokyselina, ktorá by toto písmeno predstavovala. Venter novinárom zakódovanú správu neprezradil, rozlúštili ju až genetici z amerického Národného strediska pre biotechnologické informácie.
Na práci tímu sa podieľal aj Craig Venter, zakladateľ ústavu, genetik a biotechnologický podnikateľ, ktorý okrem iného viedol súkromný projekt lúštenia ľudského genómu. Po nedávnom vydaní jeho autobiografie vyšlo najavo, že v rámci lúštenia ľudského genómu sa stal prvým človekom so známou DNA. Vytvorenie syntetického genómu oznámil sedemnásťčlenný tím Hamiltona Smitha z neziskového Inštitútu J. Craiga Ventera v Rockville (štát Maryland, USA). Uverejnili ho predbežne online v časopise Science. Prvým autorom je Daniel Gibson. Smith je laureátom Nobelovej ceny za fyziológiu a medicínu z roku 1978. Spoluobjavil enzýmy, ktoré štiepia DNA.
Tri kroky k syntetickému životu
V prvom kľúčovom kroku k syntetickému životu genetici z Inštitútu J. Craiga Ventera vlani transplantovali genóm jedného druhu baktérie do iného, obe boli z rodu Mycoplasma.
Druhým krokom je terajšia syntéza kópie genómu s názvom Mycoplasma genitalium JCVI-1.0. Ak by sme informačný obsah tejto najväčšej syntetizovanej molekuly - nielen DNA - zapísali v desiatkovom fonte, mal by 147 strán textu.
Tretím krokom, s ktorým Venter ráta ešte tento roku, bude vloženie syntetického genómu do baktérie, zbavenej jej vlastnej DNA.
Mycoplasma genitalium
Objavili ju v roku 1980. Parazituje na bunkách výstelky močového a dýchacieho traktu primátov vrátane človeka. Zrejme sa podieľa na vzniku zápalov, no jej choroboplodnosť je nejasná. Prenáša sa nechráneným pohlavným stykom.
Ide o najmenšiu známu samostatne žijúcu baktériu. Až do roku 2002 mycoplasmu zloženú z čosi vyše
580 tisíc "písmen" DNA a 485 génov považovali za organizmus s najmenším genómom. Vtedy jej primát zobral teplomilný mikrób zo skupiny archeónov, Nanoarcheum equitans s 490-tisícmi "písmen" DNA, veľký iba 400 nanometrov (miliardtín metra). Keď sa ukázalo, že nanoarcheum neprežije bez symbiózy s iným archeónom, mycoplasma získala prvenstvo späť.
Ešte menšia je baktéria Carsonella ruddii, no aj tá prežije iba symbioticky v tele istého hmyzu, ktorý saje miazgu. Carsonella ruddii má podľa výskumu z roku 2006 necelých 160-tisíc "písmen" DNA a 182 génov. Genóm sa jej však značne zmenšil symbiózou. Vďaka potrave od hostiteľa totiž mohla vyradiť väčšinu pôvodnej genetickej výbavy.
Autor: spolupracovník SME
