Genom patogennego drobnoustroju Mycoplasma genitalum został uzyskany w laboratorium w J. Craig Institute w Rockville przez Hamiltona Smitha i zespół. genom składa się z 582 970 zasad, co czyni go dziesięciokrotnie dłuższym niż poprzednio stworzone bazy genetyczne uzyskane droga syntezy chemicznej.


 
 Ryc.: Mycoplasma genitalium (za news.bbc.co.uk)

W chwili obecnej zespół z instytutu Venter, w skład którego wchodzi min. pionier genomiki Craig Venter, skoncentruje się na określeniu tego, czy komórka może wejść w określony cykl po załadowaniu materiału genetycznego - "To następny krok w naszych badaniach, nad którym już pracujemy" - powiedział Smith. Venter i jego współpracownicy zdołali już przeszczepić DNA z jednej bakterii do drugiej, sprawiając że zmieniła ona


gatunek. te bakterie spokrewnione były z Mycoplasma genitaium. jeśli transplanty zostaną zastąpione stworzonym przez człowieka genomem pozyskanym z  M. genitalium, wynik można będzie zakwalifikować jako sztuczną formę życia.
     
Ryc.: Craig Venter                        Ryc.: Hamilton Smith

DNA jest syntetyzowane sekwencyjnie poprzez dodawanie jednego z czterech nukleotydów (A, T, G lub C)  do rosnącego łańcucha w postaci specyficznej sekwencji.  Jak dotąd, niemożliwe jest dodanie pół miliona zasad w jednym, stałym procesie - nic staje się niestabilna i rozpada się. Aby to ominąć naukowcy zamówili 101 zaprojektowanych  fragmentów (lub kaset), z których każda zawierała od 5000 - 7000 zasad z firmy DNA2.0 w Menlo Park w Kalifornii, oraz  z GENART z Toronto. Zostały one zaprojektowane tak, by powtarzalne sekwencje umożliwiały enzymatyczne połączenie fragmentów.

By rozróżnić syntetyczne DNA od genomu dzikich M. genitalium, Smitch i wsp. wprowadzili sekwencje, które nazwali "znakami wodnymi". Są to skrędcenia DNA , które określają sztuczne pochodzenie nici.  Te znaki wodne są wprowadzane w miejsca  w genomie, który ma zdolność do ich akceptowania bez zaburzenia funkcji genetycznej. Naukowcy dokonali jeszcze jednej zmiany w "dzikim" genomie:  zaburzyli działanie genu, który warunkuje przyleganie Mycoplasma do komórek ssaków. Upewnili się w ten sposób, że drobnoustroje utracą swą zjadliwość. Sekwencja zostanie opublikowana w GenBank.

Ryc.:  Genom Mycoplasma genitalium (za www.freepatentsonline.com/)

Kasety zostały potem "zszyte" razem w nici, z których każda zawierała jedną czwartą genomu, używali do tego enzymów z Escherichia coli. Jednak, z powodów, których naukowcy wciąż nie poznali, ostateczne połączenie tych ćwiartek genomu w całość nie zachodzi w komórce bakteryjnej.  Badacze przeprowadzili transfer  do komórek drożdży, znajdując w ten sposób rozwiązanie zagadki.
Smith wyekstrahował syntetyczny genom z komórek drożdży przy użyciu enzymu trawiącego DNA właśnie  w tych komórkach. W końcu sprawdzili sekwencje pozostającego DNA by zweryfikować jego komplementarność z oczekiwanym produktem.
Postęp w syntezie DNA mógł znacznie ułatwić  stworzenie konstruktu pełnego genomu w jednym kroku.  jednakże Dorene Farnham, dyrektor sprzedaży i marketingu w Blue Heron, podkreśla, iż nie rozwiązuje to wszystkich problemów.  Nawet jeśli długa nic DNA mogła być  stworzona w laboratorium, , jest prawdopodobieństwo, że ulegnie zniszczeniu po wprowadzeniu do komórki. "Wiele innych czynników może przyczynić się do losów syntetycznych genów w komórce." powiedziała.

Mycoplasma genitalium ma najmniejszy ze znanych genomów w organizmach żywych. Zawiera DNA, które niesie ze sobą informacje o 485 białkach, które decydują o funkcjach komórki. Mały genom M. genitalium czyni ją kandydatem  do stworzenia podstawy "minimalnego organizmu", który może zawierać minimalną ilość genów dla funkcjonowania komórki. Zespół z Venter institute uważa, że około 100 z genów tej bakterii nie jest bezwzględnie potrzebnych do funkcjonowania komórki, jednakże wciąż nie wiadomo która to setka. Sposobem na sprawdzenie i konkretną identyfikację jest stworzenie genomu nie zawierającego części genów i sprawdzenie, czy dostarcza on odpowiedniego systemu dla życia komórki. Naukowcy uważają także, że zubożony genom M. genitalium może posłużyć do celów ogólnych, takich jak przekształcenie bakterii w fabryki białek czy produkcji biopaliw.  Następnym krokiem w kierunku osiągnięcia wyznaczonego celu jest zbudowanie genomów "minimalnych" , transplantowania ich do Mycoplasma i sprawdzenia, czy komórki mogą przeżywać. "Planujemy usunięcie domniemanych "fakultatywnych" genów z komórki i sprawdzenie, czy dzięki temu otrzymamy żywe tramsplanty" powiedział Smith.

Więcej można przeczytać na stronie Craig Venter Institute  oraz  na stronach Mycoplasma genitalium genome .

Źródło: bbc; Nature, Craig Venter Institute