Zvětšit obrázek

Mycoplasma genitalium – 517 genů a 580 000 písmen genetického kódu

Mycoplasma genitalium patří k volně žijícím organismům (bez virů) s nejmenším genomem. Z „chlívku“ bakterií se v mnoha ohledech vymyká, ale pro jednoduchost jí tak budeme říkat. Primáti včetně člověka ji hostí v pohlavním traktu. K čemu je tam dobrá či co tam páchá, není tak úplně jasné. 

Zvětšit obrázek

Craig Venter, 22 000 genů, 3,2 miliardy písmen genetického kódu

Její dědičnou informaci tvoří necelých 600 000 písmen genetického kódu. To byl donedávna nejmenší genom bakterie. Na laboratorní syntézu je to ale pořádné sousto. Tým vědců vedený Craigem Venterem to zvládl. Písmenko po písmenku přepsali celý genom mykoplasmy. Aby nebylo pochyb o tom, že jde skutečně o výrobek lidských rukou, na několika místech dědičnou informaci mírně pozměnili. Nechali tak po sobě v uměle syntetizovaném genomu jednoznačný „podpis“.

Zatím nebyla syntetická DNA odzkoušena v buňce. I tak jde o milník, který bude v časopise Science určitě aspirovat na letošní „průlomy roku“. Už proto, že zpráva o tomto počinu vychází právě v Science a i vědecké časopisy patří k „liškám, co si chválí vlastní oháňku“. Však je čím se chlubit, protože syntéza tak dlouhého řetězce DNA rozhodně není jednoduchý úkol. Vědci z Venterova týmu nejprve syntetizovali z jednotlivých bází úseky dlouhé asi 6000 písmen genetického kódu. Postupně spojovali tyto krátké řetězce syntetizované DNA na stále delší a delší úseky. Nakonec měli čtyři velké kusy DNA, které dohromady tvořily kompletní genom mykoplasmy. Tyto čtyři úseky DNA vědci vnesli do kvasinky a ta je zkompletovala do jediného bakteriálního chromozomu. Bakterie z ne zcela jasných důvodů tuto finální kompletaci odmítaly uskutečnit.

Vpravení syntetického genomu do buňky by neměl být neřešitelný problém, protože zcela nedávno uspěl Venterův tým při záměně genomů dvou různých mykoplasem. Někteří odborníci se ale obávají, že se tak dlouhá syntetická DNA bude po vnesení do buňky rozpadat.

Zvětšit obrázek

Syntetická biologie nabízí řešení ožehavých globálních problémů.

Na otázku: K čemu je to dobré? odpovídá Venter vizí umělého organismu, který pro nás bude dělat snadno, rychle a hlavně účinně a levně „zázraky na počkání a nemožné do tří dnů“. Máte složitou molekulu, která sice hubí virus HIV, ale vyskytuje se jen v obskurní mořské houbě a její syntéza se nedaří? Nezoufejte. Vyhrňte si rukávy, nacpěte do syntetického genomu potřebné geny a máte rázem mikroba, který vám léku vyrobí, co hrdlo ráčí? Straší vás skleníkový efekt, globální oteplení a energetická krize?

Zvětšit obrázek

Možná budeme mít jednou pod kapotou místo koní syntetické bakterie.

Tady je řešení. Syntetičtí biologové vám vyrobí bakterii, která bude štěpit vodu na vodík a kyslík, případně promění kuchyňské odpadky na butanol, kterým se dá pohánět motor vašeho čtyřkolého „člena rodiny“.

Pro vytvoření tohoto organismu nebude zapotřebí syntetizovat tak složitou DNA. Mykoplasma má 517 genů a podle nich syntetizuje asi 485 bílkovin. Zdaleka ne všechny potřebuje k životu. Venter odhaduje, že tzv. minimální genom by mohlo tvořit asi 100 genů. Zatím ale není tak úplně jasné, které to jsou. V této fázi se Venter spokojil se syntetickou DNA obsahující 381 genů, což by mělo stačit i na nejvyšší odhady pro počet genů v minimálním genomu.

Obavy ze zneužití syntetických bakterií jako biologických zbraní jsou celkem legrační. Už dneska žije na Zemi dost a dost mikroorganismů, které se dají pro tyto účely velmi dobře využít. Syntéza je v tomto ohledu zbytečné mrhání, časem, silami a penězi. Ideálem bioteroristy je například Burkholderia pseudomallei. Původce onemocnění označovaného jako melioidóza je domovem v jihovýchodní Asii a severní Austrálii.

Zvětšit obrázek

Burkholderia pseudomallei – bioteroristův sen

Patří k nejzákeřnějším z pestré kolekce tamějších původců infekčních chorob. Dokáže přežít v nejrůznějších prostředích – v půdě, v láhvi s čistou vodou, v lidském organismu. Člověk může nosit  burkholderii v těle dlouhá desetiletí bez toho, že by se mikrob nějak projevil. Když choroba propukne, jde do tuhého. Při melioidóze se  často vytváří zánětlivá ložiska a z nich se může infekce rozšířit do celého těla. Pokud infekce přeroste v otravu krve čili sepsi, má pacient šanci na přežití jedna ku deseti. Nebezpečí melioidózy zvyšuje skutečnost, že není jednoduché ji diagnostikovat. V mnoha případech jsou její projevy velmi podobné jiným onemocněním, například tuberkulóze nebo některých typům rakoviny. Správná a rychlá diagnóza je přitom pro záchranu života klíčová. Burkholderia pseudomallei vzdoruje většině běžných antibiotik a zabírají proti ní jen nové, u jiných onemocnění jen vzácně používané léky.

Pramen: Science, Nature