"Лишняя аминокислота, или зачем учёным потребовалась новая форма жизни"

Здравствуйте. Я руководитель организации Генно- модифицированного человечества и был любезно приглашен прочитать вам одну из самых интересных лекций по синтезу белка и его потенциальных возможностях получения в промышленных объемах.

Знаете, в  последние несколько месяцев уже неоднократно в СМИ пробегали сообщения о тех или иных "коррективах", вносимых новыми данными в привычные представления об эволюции, а также новых теориях, выдвигаемых на основании каких-либо открытий.

Поправки вносились в представления о том, в каких условиях может существовать жизнь и где следует её искать.

Новые внезапные открытия подвергали сомнению общепринятые положения об эволюции человека и его расселении по Земле.

Самой тяжёлой, впрочем, артиллерией в этом отношении оказываемся мы - генетики: их заключения становятся порой совершенно революционными. Но уж такими мы родились и как там говорилось горбатого... Ну да речь у нас не об этом.

По правде говоря, создание учёных из нашего института  — не совершенно новое существо. Это, если пользоваться технической терминологией, модификация уже существующего организма — причём достаточно известного и крайне широко распространённого.

Ох уж эта техническая терминология. Но наша речь , вы себе не представляете идет о весьма примитивном и простом...

Речь идёт об "обыкновенной" кишечной палочке Escherichia coli (E. coli), крайне устойчивом ко всяким экстремальным условиям болезнетворном микроорганизме, обитающем в желудках и кишечниках млекопитающих.

Ах, кстати вот и она.

Все ее знают, все ее видели, может даже в Микроскоп расматривали... Ах ну да .. Зная ваше пристрастие к столь тщательному ее изучению я лучше сразу ее .. Хм.. " раздену ". Только не все сразу, она стеснительная...

Любуйтесь коллеги.

Вот она.. Голая, но такая симпатичная.. Так о чем это я ? Ах ну да, вы же записываете..

Наши учёные добились того, что их создание с чистой совестью можно назвать новой формой жизни.

Поскольку аминокислотных оснований в генетическом коде "новодела" — не двадцать, а двадцать одно.

Подавляющее большинство естественных белков содержат двадцать аминокислотных остатков (АКО). Хотя барьер этот, надо сказать, далеко не абсолютен. Ну да у нас в мире все не абсолютно.

Некоторые микроорганизмы выработали у себя способность образовывать "нестандартные" аминокислоты, такие как селеноцистеин и пирролизин, например. Впрочем, это всего лишь немного видоизменённые варианты цистеина и лизина. Подлецы они не правда ли коллеги? Ну да ладно посмеялись, а терь за ручки и начнем писать " научно ".

Куда больший интерес для нас как учёных, представляет возможность вводить в натуральные белки другие нестандартные аминокислоты.

Это было бы крайне полезно для медицинских исследований.

Например, некоторые белки, используемые в терапевтических целях, нуждаются в добавлении различных химических групп, таких как полимеры, соединения с поперечной связью и цитотоксичные молекулы.

Технология, использованная нашими специалистами может найти применение и в базовых биомедицинских исследованиях. Например, существуют аминокислоты, содержащие флуоресцентные группы, которые можно использовать для того, чтобы "метить" белки, и наблюдать за их поведением и взаимодействием с клетками in vivo.

Кроме того, гидрофобные аминокислоты и кислоты, связывающие тяжёлые металлы, а также кислоты, содержащие спиновые метки, могут быть использованы для зондирования белковых структур, в которые их вводят.

Искусственные аминокислоты, содержащие такие компоненты, как, например, кето-группы, можно использовать для присоединения к ним дополнительных химических структур, например, молекул сахаров, что позволит создавать новые лекарства на белковой основе.

Как явствует из специального пресс-релиза, учёных, как обычно, интересует не столько факт создания, по сути, новой формы жизни, сколько практическое применение их технологии.

В самом внедрении искусственных аминокислот в белки нет ничего нового, однако прежде такие манипуляции можно было проводить только в пробирке. А бактерия с 21 аминокислотой, как уже указано, сама способна вырабатывать модифицированные белки.

Устали ? Я тоже.. Думаете легко вас тут всех перекричать ? Ну ладно отдохните а я пороюсь в видеоряде, там где- то завалялась интересная картинка.

Так, кто ответит что это такое получит " зачет " и освобождение от занятий...

Мда.. Я так и знал .. ладно пишите. Это братцы строение Аденина. Что это такое и с чем этот аденин едят ? А ну это уже совсем другая история...

Создать саму бактерию Мне  и моим  коллегам удалось благодаря избыточности генетического кода.

В момент экспрессии белка, фермент считывает ДНК-основания гена (аденин, гуанин, цитозин и тимин) и транскрибирует их в РНК (аденин, гуанин, цитозин и урацил). Ага.. схватили значит ? Да- ла там тоже было упоминание про аденин .

Информационная РНК (иРНК) затем переводится рибосомой в белок. Рибосоме требуется поддержка молекул транспортной РНК (тРНК), "заряженной" аминокислотой, а для этого требуется поддержка "заряжающего" фермента.

Каждая тРНК распознаёт отдельную трёхосновную комбинацию (кодон) в информационной РНК и "заряжается" только одной аминокислотой, свойственной этому кодону.

В процессе синтеза белков, тРНК, характерная для следующего кодона в иРНК, приходит уже "заряженной" нужной аминокислотой, и рибосома захватывает её и присоединяет к растущей белковой цепочке.

Избыточность генетического кода проистекает из факта существования большего количества кодонов, чем используемых аминокислот. Существует 64 различных способа формирования кодона — или любой трёхзначной комбинации четырёх "букв" (УАГ, АЦГ, УТЦ и так далее). А аминокислот используется (как правило) всего лишь 20.

Однако природа использует некоторые из излишних кодонов: часть из них кодируют одни и те же кислоты, и только три из 64 кодонов не кодируют вообще никаких аминокислот.

Эти кодоны имеют важное значение, поскольку обычно, когда синтезирующая рибосома натыкается на несмысловой кодон, она отделяется от иРНК и синтез прекращается.

Таким образом, несмысловые кодоны называют ещё и стоп-кодонами. Один из них, известный под названием "янтарный стоп-кодон" (урацил-аденин-гуанин — УАГ), сыграл важную роль в наших исследованиях .УАГ- Гулаг ... Да так просто созвучно. Ну да а вы небось это записали.. Да ладно там не отмахивайтесь сам такой в студенчесткие годы.. Студент или спит, или пишет или есть .. последняя стадия Эволюции - думает, но до нее вам еще столько же, сколько мне до конца лекции .. А она зараза длинная...

Так вот. Если ввести   в клетки молекулу тРНК, которая распознаёт УАГ (известную как янтарный супрессор), а также фермент, несущий янтарный супрессор с нестандартной аминокислотой, ему удастся найти способ внедрять нестандартную аминокислоту в любой протеин.

Благодаря этой системе, рибосома, считывающая иРНК, внедрит нестандартную кислоту в тот момент, когда ей встретится УАГ. Более того, любой кодон в иРНК, преобразованный в УАГ, будет кодировать новую аминокислоту в том же самом месте, давая мне и моим  коллегам возможность внедрять эти новые кислоты в белки там, где им нужно.

Используя этот метод, я сумел  вывести кислоту О-метил-L-тирозин в белки с точностью переноса более 99% — почти как у естественных аминокислот. Впоследствии то же самое удалось проделать с рядом других кислот, в том числе p-аминофенилаланином, той самой 21 аминокислотой бактерии. Кошмар.. Так сказал, как будто вывел новую породу кроликов... Эх... Черт действительно скучная, но чертовски полезная информация... Мотайте на ... ну куда нибудь наматывайте..

Впоследствии, добавив плазмиды — циркулярные фрагменты ДНК, которые вызывают экспрессию метаболических генов, необходимых для производства p-аминофенилаланина, — мы  учёные "научили" бактерию вырабатывать собственные нестандартные аминокислоты и внедрять их в любой протеин, кодируемый иРНК, содержащей кодон УАГ. Да- да она стала умной, носит очки и читает нам вслух Онегина.

Теперь нам учёным еще  предстоит сравнить уникальную бактерию, содержащей 21 аминокислоту с её "родственницей", обычной кишечной палочкой с 20 аминокислотами, и выяснить, как и насколько различаются их эволюционная адекватность и выживаемость. Но я уверен разница там невелика, уж больно они похожи.. Но зато эту новую " родственницу " в промышленности можно использовать гораздо проще и эффективнее. Ладно не засыпайте, я закончил. 

С вами был руководитель отдела ГМЧ Владимир капустин.. И не спрашивайте, что такое ГМЧ.. Мне только за одну лекцию заплатили , а я жадный.