Poszukiwacze genów na tropie życia ukrytego w gorących źródłach
Produkty genów pochodzących od wirusów niejednokrotnie wykazały swoją użyteczność w zastosowaniach laboratoryjnych, szczególnie jeśli chodzi o przetwarzanie DNA i RNA. W ramach projektu Virus-X współpracowało ze sobą 14 instytutów badawczych i laboratoriów komercyjnych z ośmiu krajów. Celem projektu było poszukiwanie nowych genów, które uzupełniłyby istniejący już zestaw. „Geny wirusów stanowią największą niewykorzystaną i wciąż nie do końca zbadaną przestrzeń sekwencji”, mówi Arnthor Ævarsson, koordynator projektu Virus-X. „Istnieje ogromny rezerwuar genów, których nawet jeszcze nie widzieliśmy”. W celu znalezienia nowych genów badacze zebrali próbki wody, jednorazowo były to nawet dziesiątki litrów, z oceanu u wybrzeży Norwegii, a także z gorących źródeł w Gruzji, Japonii oraz na Islandii. Naukowcy celowo wybrali takie lokalizacje, gdyż enzymy pracujące w wysokich temperaturach najlepiej nadają się do wykorzystania w laboratorium. Próbki wody oceanicznej pobrano również z lokalizacji, które umożliwiały poszukiwanie enzymów aktywnych w niskich temperaturach. Wszystkie próbki zebrano w procesie kilkuetapowej filtracji, której celem było skoncentrowanie frakcji genów wirusowych i bakteryjnych przed rozpoczęciem sekwencjonowania materiału. „Podstawową koncepcją w naszym podejściu jest niestosowanie metod konwencjonalnych laboratoryjnej hodowli wirusów”, podkreśla Ævarsson. Krok taki wiązałby się z koniecznością identyfikacji i hodowli bakterii gospodarzy. „Zamiast tego izolujemy sekwencje genetyczne z próbek pobranych ze środowiska, stosując podejście metagenomiczne”. Ma to szczególne znaczenie, gdyż część odkrytych genów jest powiązana z bakteriami z grupy CPR „kandydatów do radiacji typu” – dużej i tajemniczej grupy bakterii, które nie nadają się do hodowli w laboratorium i o których wiedzę można czerpać wyłącznie, stosując podejście metagenomiczne. Po zsekwencjonowaniu próbek genów wirusów badacze wykorzystali oprogramowanie o dużej mocy, aby zebrać otrzymane fragmenty w spójne sekwencje DNA i RNA. Te najbardziej interesujące poddano identyfikacji, by następnie przejść do składania genów bakterii w celu zsyntetyzowania białek przez nie kodowanych. „Staramy się wyprodukować wystarczającą ilość, która umożliwi nam określenie ich struktury trójwymiarowej przy użyciu krystalografii rentgenowskiej”, wyjaśnia Ævarsson, badacz z niezależnego laboratorium Matís na Islandii. „Gdy już to zrobimy, nasze szanse na ustalenie ich funkcji na podstawie porównania strukturalnego ze znanymi enzymami istotnie wzrosną”. Wyniki tych badań wciąż poddawane są analizie, choć zespół projektu już dokonał kilku istotnych odkryć, o których już wkrótce będzie można przeczytać w literaturze fachowej. Ale to zaledwie czubek góry lodowej, gdyż z 50 milionów genów zbadali oni jak dotąd zaledwie kilkaset. „To kopalnia wiedzy, która wciąż skrywa przed nami wiele tajemnic”, mówi Ævarsson. Kosztujące 8 milionów euro przedsięwzięcie, opisywane przez Ævarssona jako „projekt marzenie”, zostało w całości sfinansowane ze środków unijnego programu „Horyzont 2020”. „Wsparcie, jakie otrzymaliśmy, było niezbędne – nie da się bowiem zrealizować tak ambitnego projektu na taką skalę bez odpowiedniego finansowania”, przekonuje badacz. „To długi proces, w który zaangażowanych jest mnóstwo ludzi zajmujących się różnymi dziedzinami wiedzy i z różnym doświadczeniem”. Niektóre z produktów genowych zidentyfikowanych w projekcie Virus-X są już opracowywane pod kątem zastosowań komercyjnych i prawdopodobnie trafią na rynek w ciągu najbliższych kilku lat. Jednak dla Ævarssona najbardziej emocjonujące są same poszukiwania. „Wirom wciąż skrywa przed nami tak wiele tajemnic”, stwierdza na koniec badacz i dodaje: „Przypomina to odkrywanie nowych lądów, o których nikt wcześniej nawet nie słyszał”.
Słowa kluczowe
Virus-X, gen, Islandia, źródło, bakterie, wirusowy, wirom, metagenomiczny, kandydat, typ, radiacja
