Megváltoztatták az élet egyik alappillérét egy baktériumban

A biológia mélyszerkezetébe nyúltak bele amerikai tudósok azzal, hogy átírták egy baktérium genetikai kódszótárát. A „meghekkelt” kódú baktérium ellenáll a vírusoknak, környezetbarát, és különleges fehérjéket termelhet.

A genetikai kód univerzális – tanítják ma már a középiskolai biológiai órákon is, ami nem mást jelent, mint hogy a DNS négy „betűjéből” (A, C, G és T) összeálló valamennyi hárombetűs „szó” minden élőlényben ugyanazt a fehérjealkotó aminosavat képviseli. Az, hogy a teljes élővilág egyetlen genetikai nyelvet beszél, számos fontos következménnyel bír, részben magukra az élőlényekre nézve – például egymással nem rokon baktériumfajok is szabadon cserélgethetnek egymás között hasznos géneket –, részben a modern biotechnológiára nézve, hiszen ennek révén akár egy élesztőgombával is megtermeltethetünk egy táplálkozásban vagy gyógyászatban fontos emberi fehérjét.

A kód univerzalitásának ugyanakkor kellemetlen mellékhatásai is vannak. Ez teszi például lehetővé a vírusok számára, hogy gazdasejtjeik genetikai fordítóberendezését, amely a DNS-RNS kód tolmácsolásával a fehérjéket termeli, saját nukleinsavukkal átprogramozzák és a maguk hasznára működtessék. S ez a fajok közötti átjárhatóság az, ami a génmódosított élőlények ellenzőit is aggasztja: ők attól tartanak, s nem minden alap nélkül, hogy a GM-növények az ember által átfabrikált DNS-szakaszokat terjeszthetnek el vadon élő rokonaik között.

DNS (illusztráció) Forrás: AFP

A vírusokkal szembeni ellenállás kialakítása és a GM-élőlények genetikai „elszigetelése” napjaink biotechnológiájának nagy megoldatlan problémái közé tartozik. S hozzájuk sorolhatjuk még azt a természet adta korlátozást is, amely abból ered, hogy az élővilág mindössze 20 fajta aminosavat használ általánosan a fehérjék felépítésére, miközben elvben ennél nagyobb kémiai sokféleség létrehozására is megvolna a lehetőség.

Mindezen kihívásokra egyszerre próbált megoldást keresni az a több neves amerikai egyetem munkatársaiból összeállt kutatógárda, akik létrehozták az első teljes egészében átalakított – mondhatnánk azt is: „megberhelt” – genetikai kódú organizmust. A Farren J. Isaacs vezette csoport nem kevesebbet tett, mint hogy újraírta a jól ismert E. coli baktérium egyik törzsének komplett genetikai anyagát, méghozzá oly módon, hogy a három, közönségesen „állj!” parancsként működő RNS-szó egyikét módszeresen eltávolította a fehérjekódoló génszakaszok végéről. Ezáltal a három úgynevezett stop-kodon – RNS-bázisokkal írva: UAA, UGA és UAG – egyike, az UAG megszűnt megállj-jelzésként funkcionálni, s egyidejűleg szabaddá vált arra, hogy újfajta alkalmazásával a módosított baktérium genetikai kódszótárába rendhagyó, a természetben nem használatos aminosavakat illesszenek. Az eredményekről beszámoló közlemény a Science most megjelenő, október 18-i számában lát napvilágot.

A kutatók kiemelik, hogy az átírt genetikai szótárú organizmus nemcsak hogy ellenállóvá válik a vírusok támadásaival szemben – hiszen hibásan olvassa le a vírusok által ráerőszakolt géneket –, de a bábeli nyelvösszezavarás révén a rajta kívül álló élővilág egészétől elszigetelődik, miáltal lezáródik a közte és a többi élőlény között lezajló géncsere lehetősége. Egy átprogramozott genetikai kóddal rendelkező GM növény például egyszerre lenne mentes a vírusok kártételétől és a természetes rokonok felé történő génátadás kockázataitól. Ráadásul olyan, eddig legfeljebb vegyészek által, laboratóriumban szintetizálható fehérjéket tudna előállítani, amelyek a nem-természetes aminosavak beláthatatlan kémiai gazdagságát csempésznék be a proteinek hagyományos világába. Az így módosított baktériumok egészen egzotikus, minden eddigitől eltérő tulajdonságú biopolimereket tudnának gyártani, akár ipari mennyiségben is.