211service.com
Genoma sintezēšana no nulles
Tehniskajā ceļojumā zinātnieki pie J. Kreiga Ventera institūts , Rockville, MD, ir sintezējuši baktērijas genomu Mycoplasma genitalium pilnīgi no nulles. Šis varoņdarbs ir atspēriena punkts, veidojot precīzi izstrādātas mikrobu iekārtas, kas spēj ražot biodegvielu un veikt citas noderīgas funkcijas.
Sintētiskie genomi: Šeit ir parādīts apļveida DNS gabals, kas sintezēts no nulles — pirmais baktēriju genoms, kas izveidots šādā veidā.
Tas patiešām ir revolucionāri, ka jūs varat sintētiski izveidot baktērijas genomu, saka Kriss Voigts , sintētiskais biologs Kalifornijas Universitātē Sanfrancisko, kurš projektā nebija iesaistīts. Tas ir daudzkārt lielāks nekā tas, kas tika darīts iepriekš.
Biologi, kas rada ģenētiski modificētus organismus, tagad regulāri pasūta DNS gabalus, kas ir 10 000 līdz 20 000 bāzes pāru gari – pietiekami lieli, lai iekļautu gēnus vienam vielmaiņas ceļam. Tas ļauj pētniekiem izstrādāt mikrobus, kas var veikt konkrētus uzdevumus, bet spēja sintezēt veselus genomus varētu nodrošināt pilnīgi jaunu kontroles līmeni pār bioloģisko dizainu. (Skatiet sadaļu Audzēju nogalināšanas baktērijas.)
Jaunajā pētījumā zinātnieki pasūtīja 101 DNS fragmentu, kas aptver visu Mikoplazma genomu, no komerciāliem DNS sintēzes uzņēmumiem. Šie fragmenti tika izveidoti tā, lai katrs nedaudz pārklājās ar blakus esošo secību; šie pārklājošie posmi salīp kopā, pateicoties DNS ķīmiskajām īpašībām. Pēc tam pētnieki sasēja fragmentus pa gabalam, galu galā izveidojot pilnu 582 970 bāzes pāri Mikoplazma secība. Rezultāti tika publicēti ceturtdien tiešsaistes izdevums no Zinātne .
Mēs uzskatām, ka tas ir otrais un nozīmīgs solis trīs posmu procesā mūsu mēģinājumā izveidot pirmo sintētisko organismu, saka Kreigs Venters, Ventera institūta prezidents. Venters un viņa kolēģi galu galā vēlas izveidot minimālu genomu - tādu, kurā ir vismazākais gēnu skaits, kas nepieciešams dzīvības uzturēšanai. Precīza minimālā genoma noteikšana gan izgaismos galvenos šūnu procesus, gan nodrošinās pamatu sarežģītu sintētisko organismu projektēšanai. Mēs galu galā vēlamies izstrādāt šūnas, kas varētu darboties stabili, lai ražotu unikālas biodegvielas, saka Venter.
Nākamais pētnieku solis būs parādīt, ka sintētiskais genoms darbojas tā, kā vajadzētu. Mums viss genoms ir salikts mēģenē, bet mums tas ir jāpārstāda citas sugas šūnā, lai parādītu, ka tā var pārstartēt šūnu, saka Hamiltons Smits, Nobela prēmijas laureāts, kurš pārraudzīja projektu Ventera institūtā. Pagājušajā gadā Smita grupa pārstādīja vienas sugas genomu Mikoplazma citā, parādot, ka šāda veida transplantācija ir iespējama. (Skatiet sadaļu Genoma pārstādīšana.)
Lai gan no zinātniskā viedokļa genoma sintēze varētu būt iespaidīga, tas vēl nav praktisks veids, kā radīt mikrobus biodegvielas ražošanai. Tā vietā vairāki uzņēmumi, tostarp Sintētiskā genomika , biotehnoloģiju uzņēmums, kuru dibināja Venter, lai izstrādātu mikrobus enerģijas iegūšanai, izmanto tradicionālākas vielmaiņas inženierijas metodes, lai radītu degvielu ražojošas baktērijas. (Skatiet sadaļu Labākas biodegvielas veidošana.) Tas, ko mēs darām ar sintētiskajām hromosomām, būs nākotnes projektēšanas process, saka Venters.
Citi šajā jomā ir sajūsmā par šo iespēju. Spēja sintezēt genomus paver jaunu pasauli, saka Voigt. Jūs varat veidot lietas genoma mērogā. Piemēram, viņš saka, ka zinātnieki tagad izstrādā baktērijas, lai veiktu dažādas darbības biomasas pārvēršanai etanolā — viens celms biomasas sadalīšanai, cits etanola ražošanai. Bet ideālā gadījumā zinātnieki varētu apvienot šos procesus, lai izveidotu vienu organismu, kas varētu ēst biomasu un izspļaut degvielu. (Skatīt Cena no Biodegvielas .) Tam būtu nepieciešams genoma mēroga dizains, saka Voigts.
Viņš salīdzina pašreizējo projektu, kurā bija jāveic vairākas darbības, lai salīmētu kopā fragmentus, ar pēdējiem datoriem, kas tika izstrādāti pirms automatizētas ražošanas un mikrofabricēšanas tehnikas ieviešanas. Līdzīgi sasniegumi ir nepieciešami vērienīgākiem genoma sintēzes projektiem. Mums joprojām ir jāizstrādā “viena soļa” genoma veidošanas metodes, lai samazinātu izmaksas un genoma veidošanas laiku, saka Drū Endijs, MIT sintētiskais biologs.