211service.com
Raugs 2.0
Zinātnieki ir sintezējuši veselu rauga hromosomu, pirmo mākslīgo hromosomu dzīvības valstībai, kurā ietilpst cilvēki, augi un sēnītes. Raugs ar mākslīgo hromosomu, šķiet, bija tikpat laimīgs kā to dabiskie kolēģi, ziņo komanda. Metodes, kas izstrādātas, lai izveidotu dizaineru genoma struktūru, varētu palīdzēt sintētiskajiem biologiem labāk izmantot vienšūnu sēnītes kā bioloģiskas rūpnīcas ķīmiskām vielām, piemēram, biodegvielai un zālēm.
Skenējošs elektrogrāfa attēls, kurā redzama rauga šūna, kas veidojas no meitas šūnas.
Cilvēki ir manipulējuši ar raugu tūkstošiem gadu, vispirms pārvēršot savvaļas sēņu celmus par dzīvību apstiprinošiem fermentatoriem, kas dod mums alu un maizi. Raugs arī jau sen ir bijis laboratorijas organisms molekulārās bioloģijas un ģenētikas pētīšanai; patiesībā daudz no tā, ko mēs zinām par vēža ģenētiku, nāk no mūsu sēnīšu draugu pētījumiem. Pēdējos gados zinātnieki ir izdomājuši, kā izveidot jaunus bioķīmiskos ceļus raugā, radot dzīvas rūpnīcas medikamentiem, biodegvielai un citam (skatiet sadaļu 'Mikrobi var masveidā ražot malārijas medikamentus un biodegvielas rūpnīcu atver Brazīlijā'). Ziņojumā par pirmo mākslīgo, dizaineru rauga hromosomu ir ieteikti veidi, kā pētnieki var ražot jaunas ķīmiskas vielas mikrobios vai potenciāli padarīt to bioloģisko ražošanu efektīvāku.
Pirms sešiem gadiem J. Kreiga Ventera institūts izveidoja pirmo mākslīgo hromosomu, kas ietvēra visu baktērijas genomu (skatiet Genoma sintezēšana no nulles). Divus gadus vēlāk šis 582 970 bāzu pāru cilvēka radītais genoms tika pārstādīts šūnā, kas veiksmīgi sāka izpildīt tās norādījumus (sk. Sintētiskā genoma pārstartēšanas šūnu).
Pirmā sintētiskā rauga hromosoma, gadā ziņots Zinātne ceturtdien , ir tikai daļa no šī organisma pilnā genoma un ir 272 871 bāzes pāri garš. Džona Hopkinsa universitātes vadītā komanda vispirms izstrādāja hromosomu datorā, racionalizējot dabisko hromosomu secību, lai tajā būtu mazāk atkārtotu secību un citu uzlabojumu. Bakalaura studenti klasē, ko sauc Build-A-Genome Džons Hopkinss izmantoja molekulārās bioloģijas trikus, lai apvienotu aptuveni 70 nukleotīdus (A, T, G un C) garus DNS fragmentus 750 bāzu pāru blokos. Pēc tam citi pētnieki turpināja montēt šos blokus garākos hromosomu posmos, un galu galā lielākie gabali tika nogādāti rauga šūnās, kas pārņēma pēdējos montāžas posmus, lai izveidotu visu mākslīgo hromosomu.
Mākslīgā hromosoma ir izstrādāta tikai vienai no rauga 16 hromosomām un tajā pašā laikā mazākajai. Taču darbs ir nozīmīgs solis uz priekšu sintētiskajā bioloģijā un pagrieziena punkts starptautiskajos centienos izveidot pilnīgi sintētisku rauga genomu, projekts Sc2.0 (no maizes rauga zinātniskā nosaukuma, Saccharomyces cerevisiae ).
Papildus dažu nevajadzīgu sekvenču dzēšanai no izstrādātāja hromosomas koda pētnieki daudzus hromosomas gēnus papildināja ar sīkiem DNS gabaliņiem, kas darbojas kā proteīna nosēšanās vietas, ko var izmantot, lai izveidotu mutācijas pēc pieprasījuma. Pateicoties šīm dizaineru izmaiņām, pētnieki apgalvo, ka viņi varēs pārbaudīt, cik mutāciju rauga genoms var panest vienlaikus, un potenciāli atklāt labvēlīgas mutācijas, kas varētu radīt celmus, kas var izdzīvot plašākā apstākļu diapazonā vai, iespējams, būt labākas rūpnīcas. noderīgas molekulas, piemēram, degviela un zāles. Jau tagad pētnieki ir parādījuši, ka mutāciju izraisīšana raugā, izmantojot dizaineru vietnes, izraisīja dažas šūnas, kas aug lēnāk, bet citas - ātrāk.
Vadošais pētnieks Džefs Būks stāsta The Verge ka komanda plāno izveidot šos mutācijām gatavus papildinājumus visās 16 hromosomās. Šī mainīguma strūklaka varētu būt galvenais, lai atrastu veidus, kā mudināt mūsu fermentācijas draugus efektīvāk radīt biodegvielu un citas ķīmiskas vielas.