Drożdże 2,0

Naukowcy zsyntetyzowali cały chromosom drożdży, pierwszy sztuczny chromosom królestwa życia, który obejmuje ludzi, rośliny i grzyby. Według zespołu drożdże ze sztucznym chromosomem były równie szczęśliwe, jak ich naturalne odpowiedniki. Metody opracowane w celu stworzenia designerskiej struktury genomowej mogą pomóc biologom syntetycznym w lepszym wykorzystaniu jednokomórkowych grzybów jako fabryk biologicznych substancji chemicznych, takich jak biopaliwa i leki.

Skanowanie obrazu elektrograficznego komórki drożdży pączkującej z komórki potomnej.

Ludzie manipulują drożdżami od tysięcy lat, najpierw zamieniając dzikie szczepy grzyba w afirmujące życie fermentory, które dają nam piwo i chleb. Drożdże od dawna są również organizmem laboratoryjnym do badania biologii molekularnej i genetyki; w rzeczywistości wiele z tego, co wiemy o genetyce raka, pochodzi z badań naszych przyjaciół grzybów. W ostatnich latach naukowcy odkryli, jak zaprojektować nowe ścieżki biochemiczne w drożdżach, tworząc żywe fabryki leków, biopaliw i nie tylko (patrz: Mikroby mogą masowo produkować leki na malarię i otwierają się zakłady biopaliwowe w Brazylii). Raport dotyczący pierwszego sztucznego, zaprojektowanego chromosomu drożdży sugeruje, w jaki sposób naukowcy mogą wytwarzać nowe substancje chemiczne w drobnoustrojach lub potencjalnie zwiększać ich produkcję biologiczną.

Sześć lat temu Instytut J. Craiga Ventera zbudował pierwszy sztuczny chromosom, który obejmował cały genom bakterii (patrz Syntezowanie genomu od podstaw). Dwa lata później ten wytworzony przez człowieka genom z 582 970 par zasad został przeszczepiony do komórki, która z powodzeniem zaczęła wykonywać polecenia (patrz Synthetic Genome Reboots Cell ).

Pierwszy syntetyczny chromosom drożdży, zgłoszono w Nauka w czwartek , reprezentuje tylko część pełnego genomu tego organizmu i ma długość 272871 par zasad. Zespół kierowany przez Johns Hopkins University najpierw zaprojektował chromosom na komputerze, usprawniając naturalną sekwencję chromosomów, tak aby zawierała mniej powtarzalnych sekwencji i innych poprawek. Studenci studiów licencjackich w klasie o nazwie Budowanie genomu w Johns Hopkins wykorzystał sztuczki biologii molekularnej, aby połączyć fragmenty DNA o długości około 70 nukleotydów (A, T, G i C) w bloki o długości 750 par zasad. Następnie inni badacze kontynuowali składanie tych bloków w dłuższe odcinki chromosomu, aż w końcu największe kawałki zostały dostarczone do komórek drożdży, które przejęły ostatnie etapy składania, aby stworzyć cały, sztuczny chromosom.

Sztuczny chromosom to designerska wersja tylko jednego z 16 chromosomów drożdży, i to najmniejszego. Ale praca jest ważnym krokiem naprzód dla biologii syntetycznej i kamieniem milowym w międzynarodowych wysiłkach na rzecz zbudowania całkowicie syntetycznego genomu drożdży. projekt Sc2.0 (od naukowej nazwy drożdży piekarskich, Saccharomyces cerevisiae ).

Oprócz usunięcia niektórych niepotrzebnych sekwencji z kodu ich zaprojektowanego chromosomu, naukowcy otoczyli także wiele genów na chromosomie małymi kawałkami DNA, które działają jako miejsca lądowania dla białka, które można wykorzystać do tworzenia mutacji na żądanie. Dzięki tym zmianom projektowym naukowcy twierdzą, że będą w stanie przetestować, ile mutacji genom drożdży może tolerować naraz, i potencjalnie odkryć korzystne mutacje, które mogą dać początek szczepom, które mogą przetrwać w szerszym zakresie warunków lub być może lepszymi fabrykami dla przydatne molekuły, takie jak paliwa i leki. Już teraz naukowcy wykazali, że indukowanie mutacji w drożdżach za pomocą zaprojektowanych miejsc doprowadziło do tego, że niektóre komórki rosną wolniej, a inne rosną szybciej.

Główny badacz Jef Boeke mówi Pogranicze że zespół planuje stworzyć te gotowe do mutacji dodatki we wszystkich 16 chromosomach. Ta fontanna zmienności może być kluczem do znalezienia sposobów na zmuszenie naszych fermentujących przyjaciół do bardziej wydajnego wytwarzania biopaliw i innych chemikaliów.

ukryć