Vores evne til at manipulere levende organismers gener er vokset dramatisk i de senere år. Nu er forskere et skridt tættere på at bygge genomer fra bunden efter at have afsløret en gærstamme med mere end 50 procent syntetisk DNA.
Siden 2006 har et internationalt konsortium af forskere kaldet Synthetic Yeast Genome Project forsøgt at omskrive hele genomet af ølgær. Organismen er et attraktivt mål, fordi den er en eukaryot som os, og den er også meget brugt i den bioteknologiske industri til at producere biobrændstoffer, lægemidler og andre kemikalier af høj værdi.
Mens forskere tidligere har omskrevet genomerne af vira og bakterier, er gær mere udfordrende, fordi dens DNA er opdelt på tværs af 16 kromosomer. For at fremskynde fremskridtene fokuserede de involverede forskningsgrupper hver på at omskrive et andet kromosom, før de forsøgte at kombinere dem.
Holdet har nu med succes syntetiseret nye versioner af alle 16 kromosomer og skabt et helt nyt kromosom. I en række papirer i Cell , Cellegenomik, rapporterer holdet også om den vellykkede kombination af syv af disse syntetiske kromosomer plus et fragment af en anden i en enkelt celle. Tilsammen tegner de sig for mere end 50 procent af cellens DNA.
"Vores motivation er at forstå de første principper for genomets fundamentale ved at bygge syntetiske genomer," sagde medforfatter Patrick Yizhi Cai fra University of Manchester i en pressemeddelelse. "Teamet har nu omskrevet operativsystemet for den spirende gær, som åbner op for en ny æra inden for ingeniørbiologi - ved at gå fra at pille ved en håndfuld gener til de novo design og konstruktion af hele genomer."
De syntetiske kromosomer er bemærkelsesværdigt forskellige fra dem af normal gær. Forskerne fjernede betydelige mængder af "junk-DNA", der er gentagne og ikke koder for specifikke proteiner. Især skærer de strækninger af DNA kendt som transposoner - som naturligt kan rekombinere på uforudsigelige måder - for at forbedre stabiliteten af genomet.
De adskilte også alle gener, der koder for overførsel af RNA, til et helt nyt 17. genom. Disse molekyler transporterer aminosyrer til ribosomer, cellens proteinfabrikker. Cai fortalt Videnskab tRNA-molekyler er "DNA-skade hotspots." Gruppen håber, at ved at adskille dem og huse dem i et såkaldt "tRNA-neokromosom", vil det gøre det nemmere at holde dem under kontrol.
"tRNA-neokromosomet er verdens første fuldstændigt de novo syntetiske kromosom," siger Cai. "Intet som dette findes i naturen."
En anden væsentlig ændring kunne fremskynde bestræbelserne på at finde nyttige nye gærstammer. Holdet inkorporerede et system kaldet SCRaMbLE i genomet, hvilket gør det muligt hurtigt at omarrangere gener i kromosomerne. Dette "inducerbare evolutionssystem" gør det muligt for celler hurtigt at cykle gennem potentielt interessante nye genomer.
"Det er lidt som at blande et sæt kort," medforfatter Jef Boeke fra New York University Langone Health fortalt New Scientist. "Scramble-systemet er grundlæggende evolution på hyperhastighed, men vi kan tænde og slukke for det."
For at få flere af de modificerede kromosomer ind i den samme gærcelle kørte Boekes team et langvarigt krydsningsprogram, hvor celler parredes med forskellige kombinationer af genomer. Ved hvert trin der var en omfattende "fejlretningsproces"., da syntetiske kromosomer interagerede på uforudsigelige måder.
Ved at bruge denne tilgang inkorporerede holdet seks fulde kromosomer og en del af et andet i en celle, der overlevede og voksede. De udviklede derefter en metode kaldet kromosomsubstitution til at overføre det største gærkromosom fra en donorcelle, hvorved det samlede antal blev til syv og en halv og øget den samlede mængde syntetisk DNA til over 50 procent.
At få alle 17 syntetiske kromosomer ind i en enkelt celle vil kræve betydeligt ekstra arbejde, men at krydse halvvejs er en betydelig præstation. Og hvis holdet kan skabe gær med et fuldsyntetisk genom, vil det markere en trinvis ændring i vores evne til at manipulere livets kode.
"Jeg kan godt lide at kalde dette slutningen på begyndelsen, ikke begyndelsen på slutningen, for det er, når vi virkelig vil være i stand til at begynde at blande det dæk og producere gær, der kan gøre ting, som vi aldrig har set før, ” siger Boeke i pressemeddelelsen.
Billedkredit: Scanningelektronmikrofotografi af delvis syntetisk gær / Cell/Zhao et al.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
- PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
- PlatoESG. Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
- PlatoHealth. Bioteknologiske og kliniske forsøgs intelligens. Adgang her.
- Kilde: https://singularityhub.com/2023/11/10/biologists-unveil-the-first-living-yeast-cells-with-over-50-synthetic-dna/
- :har
- :er
- :ikke
- $OP
- 16
- 17
- 17.
- 2006
- 23
- 50
- a
- evne
- I stand
- fremskynde
- Konto
- præstation
- tværs
- Efter
- AL
- Alle
- tillader
- også
- helt
- beløb
- beløb
- an
- ,
- En anden
- tilgang
- ER
- AS
- At
- forsøger
- attraktivt
- Bakterier
- BE
- fordi
- været
- før
- Begyndelse
- bioteknologi
- spirende
- Bygning
- men
- by
- ringe
- kaldet
- CAN
- Kort
- bære
- Celler
- udfordrende
- lave om
- Kromosomer
- tættere
- Medforfatter
- kode
- Kodning
- kombination
- kombinationer
- kombinerer
- fuldstændig
- betydelig
- konsortium
- opbygge
- kontrol
- kunne
- skabe
- oprettet
- kredit
- krydsning
- Klip
- cyklus
- skader
- dæk
- Design
- udviklet
- forskellige
- dna
- do
- Er ikke
- dramatisk
- E&T
- hver
- lettere
- indsats
- ende
- Engineering
- Hele
- helt
- Era
- væsentlige
- evolution
- eksisterer
- udvidet
- omfattende
- ekstra
- fabrikker
- Finde
- Fornavn
- fokuserede
- Til
- fra
- fuld
- fuldt ud
- Fundamentals
- få
- gå
- voksede
- gruppe
- Gruppens
- Halvdelen
- halvvejs
- håndfuld
- Have
- Helse
- håber
- boliger
- HTTPS
- if
- Forbedre
- in
- Incorporated
- stigende
- industrien
- interessant
- internationalt
- ind
- involverede
- IT
- ITS
- Holde
- Venlig
- kendt
- største
- Livet
- ligesom
- levende
- lave
- Making
- manchester
- markere
- metode
- modificeret
- mere
- Motivation
- Natur
- aldrig
- Ny
- New York
- normal
- især
- roman
- Nyheder
- nu
- of
- off
- on
- ONE
- åbner
- drift
- operativsystem
- Andet
- vores
- ud
- i løbet af
- papirer
- del
- særlig
- patrick
- procent
- lægemidler
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatoData
- plus
- Punkt
- mulig
- potentielt
- trykke
- Pressemeddelelse
- tidligere
- principper
- producere
- producerer
- Program
- Progress
- projekt
- Protein
- Proteiner
- hurtigt
- hurtigt
- virkelig
- nylige
- frigive
- fjernet
- repetitiv
- Rapporter
- kræver
- forskning
- forskere
- omskrivning
- RNA
- Said
- samme
- siger
- scanning
- Videnskab
- ridse
- set
- adskille
- Series
- syv
- flere
- signifikant
- enkelt
- SIX
- specifikke
- hastighed
- delt
- Stabilitet
- starte
- Trin
- Stammer
- vellykket
- Succesfuld
- overlevede
- Kontakt
- syntetisk
- systemet
- mål
- hold
- end
- at
- Them
- derefter
- Der.
- Disse
- de
- ting
- denne
- dem
- Gennem
- til
- I alt
- overførsel
- forsøger
- under
- forstå
- universitet
- uforudsigelige
- afsløre
- afsløringen
- us
- anvendte
- versioner
- vira
- var
- måder
- we
- hvornår
- som
- bredt
- vilje
- med
- inden for
- Arbejde
- Verdens
- år
- york
- zephyrnet