Podstata života spočívá v nesčetném množství řízených chemických reakcí. Toto řízení zprostředkovávají bílkoviny. V lidské buňce je jich v jednom okamžiku okolo 42 milionů. Řadí se k deseti tisícům typů. Štěpí cukry, ze kterých buňka získává energii. Obstarávají trávení, rozklad odpadních látek, přenos informací a hromadu dalších funkcí.
Proteiny vznikají jako dlouhé řetězce malých molekul zvaných aminokyseliny. Dají se spojovat podobně jako kostky lega. Návod na výrobu proteinů z aminokyselin je zapsaný v DNA. Má formu sekvence písmen určujících pořadí jednotlivých kostek. Písmena jsou čtyři: A, C, G a T.
Stačilo by 21 kombinací
Buňka však obvykle využívá dvacet aminokyselin. K zapsání jejich pořadí v proteinu proto potřebuje trojpísmenné kombinace. Říká se jim kodony. Například pro aminokyselinu alanin používá zápis GCT. Takových tripletů může být 43 = 64. S dvoupísmenovými kombinacemi by buňka nevystačila – 42 je jen 16.
Tohle ale zároveň znamená, že kodonů je víc, než je nutné. Teoreticky by jich stačilo jen 21. Dvacet by bylo pro konkrétní aminokyseliny. Jedna musí být vyhrazená pro tzv. STOP kodon. Označuje místo, kde návod na konkrétní proteinu končí.
Buňky proto využívají pro stejné aminokyseliny víc kodonů. Třeba už zmíněný alanin kódují kromě kombinace GCT i triplety GCC, GCA, GCG. Skupina biologů vedená Jasonem W. Chinem z Cambridgeské univerzity teď vyrobila upravenou bakterii E. Coli, která si vystačí jen s 57 kodony.
Svůj nový kmen nazvali Syn57. Při jeho přípravě museli nadbytečné trojkombinace genetických písmen v dědičné informaci bakterie přepsat. Zahrnovalo to asi 101 tisíc jednotlivých změn. Byla to poměrně namáhavá práce.
Určitě se ale vyplatí. E. coli se používá k výrobě léků a jiných potřebných látek. Farmaceuti ji jednoduše podstrčí návod na jejich syntézu ve formě genetického kódu. Bakterie je pak poslušně sestaví.
Kodony navíc
Nový zjednodušený kmen je odolnější vůči virům. Ty se totiž chovají stejně jako pěstitelé bakterií. Postrkávají jim návody na výrobu vlastních bílkovin. Z nich pak sestavují své kopie, které nakonec bakterii zabijí. Výrobci léků ale potřebují své mikroby udržet naživu.
Viry jim způsobují značné ztráty. V upravené bakterii však místo mnoha správných virových bílkovin vzniknou nefunkční zmetky. Viry tak ostrouhají.
Druhá výhoda je ještě zajímavější. Uvolněné kodony navíc se dají využít k syntéze úplně nových látek. E. coli by je ve svém přirozeném stavu vyrobit neuměla.
Nadbytečné kombinace genetických písmen mohou zastupovat aminokyseliny, jež divoce žijící bakterie neznají. A nejen to. Do výsledného proteinu se jejich pomocí dají zabudovat i úplně jiné typy chemikálií.
Ideální by bylo vyrobit bakterii používající jen 21 kodonů. Taková věc ale přesahuje možnosti současných technologií. Čím víc změn v dědičné informaci genetici udělají, tím větší je pravděpodobnost, že se nějaká zvrhne. Výsledná E. coli pak bude neživotaschopná.
