211service.com
Genoma pārstādīšana
Aizmirstiet nieres un sirdis: genomikas pionieris J. Kreigs Venters ir vadījis daudz mazāku transplantācijas procedūru. Zinātnieki pie J. Kreiga Ventera institūts , Merilendā, ir pārnesuši visu genomu no vienas baktērijas uz citu. Viņi saka atklājumus, kas šodien ir aprakstīti žurnālā Zinātne , iezīmē nozīmīgu progresu ceļā uz sintētisko genomu radīšanas mērķi. Ventera un viņa kolēģu mērķis ir izveidot genomus no nulles un pārstādīt tos baktēriju šūnās, lai izveidotu pēc pasūtījuma izgatavotus, degvielu ražojošus mikroorganismus.
Pioneer kļūda: J. Kreigs Venters šonedēļ paziņoja, ka viņa institūtā ir pārstādīts baktēriju genoms, pārveidojot vienu sugu citā. Apakšējā attēlā redzamas pārveidoto kolonijas Mycoplasma mycoides baktērija.
Šis dokuments ir orientieris bioloģiskajā inženierijā Barbara Jasnija , Zinātne redaktora vietnieks preses konferencē trešdien. Tas mūs aizved no spējas pārvietot vienu gēnu vai gēnu kopu līdz spējai pārvietot neskartu genomu.
Zinātnieki sāka ar divām mikoplazmu sugām, baktēriju veidu, kam trūkst šūnu sieniņu un kuriem ir ļoti mazi genomi. Pēc tam viņi izolēja vienas sugas DNS, kurai tika piešķirts papildu gēns, lai padarītu to izturīgu pret antibiotiku, un pārstādīja to caur otrās sugas šūnu membrānu. Tā kā saimniekbaktērija auga un dalījās šīs antibiotikas klātbūtnē, šūnas, kurās bija sākotnējās hromosomas, pazuda, atstājot tikai šūnas, kas satur transplantēto hromosomu. Vissvarīgākais ir tas, ka saimniekbaktērija pārņēma donora molekulārās īpašības. Viss olbaltumvielu repertuārs mainās, preses konferencē sacīja Venters.
Ventera komandai genoma transplantācija ir solis ceļā uz mikrobu mašīnu inženieriju, lai efektīvi ražotu degvielu. Pētnieki pašlaik mēģina savienot sintētisko genoma versiju Mycoplasma genitalium , cilvēka dzimumorgānu traktā atrastā baktērija, kuru Ventera grupa ir pētījusi vairāk nekā desmit gadus. Pārkārtojot vai dzēšot konkrētus sintētiskā genoma gabalus un ievietojot to baktēriju saimniekorganismā, zinātniekiem jāspēj noskaidrot, kuri gēni ir būtiski organisma funkcionēšanai – būtībā minimālais genoms. Pēc tam šo minimālo genomu varētu modificēt, lai pārnēsātu degvielu ražojošos gēnus, un visu DNS virkni varētu pārstādīt baktēriju nesējā.
Papildus pētījumiem savā institūtā Venters ir arī nodibinājis Merilendas starta uzņēmumu ar nosaukumu Sintētiskā genomika . (Skatiet Bug, lai novāktu eļļu.) Uzņēmums, kas sadarbojas ar BP, cer komercializēt baktērijas enerģijas vajadzībām.
Bet daži zinātnieki apšauba, vai ir nepieciešams minimāls genoms, lai radītu noderīgas baktērijas. Nav skaidrs, kāpēc minimāla šūna vai šūna, kas izveidota ar visa genoma transplantāciju, būtu rentablāka nekā tikai dažu gēnu ievietošana vai mainīšana spēcīgākā genomā, saka. Džordža baznīca , ģenētiķis Hārvardas Medicīnas skolā Bostonā. Viņš norāda, ka pat vismazākā genoma sintezēšana, izmantojot mūsdienu tehnoloģiju, izmaksātu aptuveni 10 miljonus USD. Faktiski citi uzņēmumi strādā ar esošajiem mikrobiem, lai izveidotu bioloģiskās degvielas rūpnīcas. (Skatiet sadaļu Labāka biodegviela.)
Tomēr Venter teica, ka viņa pieeja novērsīs raksturīgās bioloģiskās iezīmes, kas padara plašu bioloģisko inženieriju sarežģītu. Piemēram, nebūtisks vielmaiņas process var izsūkt molekulāro prekursoru, kas nepieciešams degvielas ražošanai. Turklāt, teica Venter, esošajiem organismiem ir ātra spēja attīstīties. Sintētiskajā bioloģijā jūs nevēlaties sistēmu, kas pati pārtaps par kaut ko citu. Mēs vēlamies no paša sākuma noņemt šos elementus no šūnas.
Genoma pārnešanas tehnika ir līdzīga kodola pārnešanai, ko izmanto, lai klonētu aitu Dolliju, un kurā pieaugušas šūnas kodols tiek pārnests uz olšūnu. Taču procesa ieviešana baktērijās ir bijusi sarežģītāka. Zinātnieki domā, ka kodolproteīni, kas tiek pārnesti kopā ar DNS kodola pārnešanas laikā, var palīdzēt šim procesam. Baktērijām nav kodola, un šajā eksperimentā saimniekšūnā tika pārnesta tikai DNS. Pētnieki to darīja ar nolūku, lai parādītu, ka, lai veiksmīgi pārprogrammētu saimniekbaktēriju, ir nepieciešama tikai DNS — īpašība, kas būs nepieciešama, kad zinātnieki būs gatavi pārstādīt pilnībā sintētiskos genomus.
Zinātnieki pilnībā nesaprot, kā darbojās genoma pārnešana, jo īpaši, kā pazuda saimnieka genoms. Un vēl nav skaidrs, cik labi šī tehnika darbosies citās baktērijās vai sarežģītākos organismos. Lielākajai daļai baktēriju ir aizsardzības mehānisms, kas sasmalcina jebkuru svešu DNS, kas nonāk šūnā, tāpēc zinātniekiem būtu jāatrod veids, kā bloķēt DNS noārdošos enzīmus katrā dažādās sugās, pirms tās varētu veiksmīgi transplantēt tajās svešus genomus.