Создана синтетическая клетка с минимальным геномом, способная к правильному делению

Исследователи из Института Крейга Вентера и коллабораторы выявили минимальный набор из семи генов, необходимых для нормального клеточного деления. Ранее созданные искусственные клетки JCVI-syn3.0 с минимальным геномом имели морфологические аномалии и нарушенное деление. Ученые добавили в геном JCVI-syn3.0 семь генов, которые восстановили нормальный фенотип клетки. Среди них — два гена с хорошо известной ролью в делении бактерий, ftsZ и sepF, и пять генов с ранее неизвестными функциями.

Как и другие версии синтетических клеток из Института Крейга Вентера, клетка JCVI-syn3.0 была создана на основе бактерий Mycoplasma mycoides. Геном JCVI-syn3.0 состоит из всего лишь 473 генов, среди всех свободноживущих клеточных организмов она обладает самым маленьким геномом. Предыдущая версия синтетических клеток JCVI-syn1.0 практически не отличалась от M. mycoides, в то время как морфология JCVI-syn3.0 аномальна, ее клетки имеют нитчатую, пузырчатую или другую неправильную форму. Выращивая клетки JCVI-syn3.0 в специальных микрофлюидных хемостатах, исследователи показали, что морфологический плеоморфизм JCVI-syn3.0 обусловлен нарушением деления клеток.

Методами обратной генетики ученые провели поиск генов, которые восстанавливают нормальное деление и морфологию синтетических клеток. JCVI-syn3.0 отличаются от морфологически нормальных JCVI-syn1.0 отсутствием 76 генов из сегмента генома 6. (Нумерация сегментов происходит от протокола синтеза генома в предыдущих работах: сегменты синтезировали по отдельности, затем собирали.) Среди этих генов есть кластер, содержащий гены ftsZ и sepF, которые играют важнейшую роль в делении бактериальных клеток. Ученые вставили в геном JCVI-syn3.0 этот кластер и ряд прилежащих генов, в результате получили новый вид синтетических клеток, JCVI-syn3A. Их геном имел на 19 генов больше, чем JCVI-syn3.0. Удаляя по очереди участки этого кластера, исследователи выявили набор из 7 генов, необходимый для нормальной морфологии клеток. Функции остальных генов, помимо ftsZ и sepF, неизвестны. Тем не менее, в отсутствие любого из этих семи генов восстановление нормального фенотипа синтетических клеток невозможно.