Пятница, 23 февраля, 2024
ДомойБиологияБудущее здесь: геном синтетических дрожжей близок к завершению

Будущее здесь: геном синтетических дрожжей близок к завершению

- Advertisement -

Британские ученые завершили создание синтетической хромосомы для первого синтетического генома дрожжей, что ознаменовало крупный прогресс в синтетической биологии, имеющий широкие последствия для медицины, биоэнергетики и биотехнологии.

Группа учёных из Великобритании, в которую вошли ведущие специалисты Ноттингемского университета и Имперского колледжа Лондона, успешно сконструировала синтетическую хромосому. Это достижение является важной вехой в крупной международной инициативе, направленной на создание первого в мире синтетического генома дрожжей.

Работа, опубликованная в Клеточная геномика, представляет собой завершение работы британской команды над одной из 16 хромосом дрожжевого генома, что является частью крупнейшего проекта в области синтетической биологии; международное сотрудничество в области синтетического генома дрожжей.

Сотрудничество, известное как «Sc2.0», представляет собой 15-летний проект, в котором участвуют команды со всего мира (Великобритания, США, Китай, Сингапур, Великобритания, Франция и Австралия), которые вместе работают над созданием синтетических версий всех дрожжей. хромосомы. Помимо этой статьи, сегодня выпущено еще 9 публикаций других команд, описывающих их синтетические хромосомы. Окончательное завершение геномного проекта – крупнейшего в истории синтетического генома – ожидается в следующем году.

Ход реализации и значение проекта

Эта попытка является первой попыткой создать синтетический геном эукариот – живого организма с ядром, такого как животные, растения и грибы. Дрожжи были выбраны для проекта, поскольку они имеют относительно компактный геном и врожденную способность сшивать. ДНК вместе, что позволило исследователям создавать синтетические хромосомы внутри дрожжевых клеток.

Люди имеют долгую историю общения с дрожжами: на протяжении тысячелетий они одомашнили их для выпечки и пивоварения, а в последнее время использовали их в химическом производстве и в качестве модельного организма для того, как работают наши собственные клетки. Эта связь означает, что мы знаем о генетике дрожжей больше, чем о любом другом организме. Эти факторы сделали дрожжи очевидным кандидатом.

Британская группа под руководством доктора Бена Блаунта из Ноттингемский университет и профессор Том Эллис в Имперский колледж Лондон, теперь сообщили о завершении своей хромосомы, синтетической хромосомы XI. Проект по созданию хромосомы занял 10 лет, и построенная последовательность ДНК состоит примерно из 660 000 пар оснований – «букв», составляющих код ДНК.

Синтетическая хромосома заменила одну из естественных хромосом дрожжевой клетки и после кропотливого процесса отладки теперь позволяет клетке расти с тем же уровнем приспособленности, что и природной клетке. Синтетический геном не только поможет ученым понять, как функционируют геномы, но и найдет множество применений.

Вместо того, чтобы быть прямой копией природного генома, синтетический геном Sc2.0 был разработан с новыми функциями, которые наделяют клетки новыми способностями, не встречающимися в природе. Одна из этих функций позволяет исследователям заставлять клетки перетасовывать их генное содержимое, создавая миллионы различных версий клеток с разными характеристиками. Затем можно будет выбрать людей с улучшенными свойствами для широкого спектра применений в медицине, биоэнергетике и биотехнологии. По сути, этот процесс является формой сверхзаряженной эволюции.

Приложения и будущий потенциал

Команда также показала, что ее хромосому можно использовать в качестве новой системы для изучения внехромосомных кольцевых ДНК (вкДНК). Это свободно плавающие кольца ДНК, которые «вышли за пределы» генома и все чаще признаются факторами старения, а также причиной злокачественного роста и устойчивости к химиотерапевтическим лекарствам при многих видах рака, включая глиобластомы головного мозга.

Доктор Бен Блаунт, один из ведущих ученых проекта, является доцентом Школы естественных наук Ноттингемского университета. Он сказал: «Синтетические хромосомы сами по себе являются огромным техническим достижением, но они также откроют огромный спектр новых возможностей в том, как мы изучаем и применяем биологию. Это может варьироваться от создания новых штаммов микробов для более экологичного биопроизводства до помощи нам в понимании болезней и борьбе с ними.

«Проект синтетического генома дрожжей является фантастическим примером масштабной научной деятельности, достигнутой большой группой исследователей со всего мира. Для меня было большим опытом быть частью такого монументального усилия, в котором все участники стремились к одной и той же общей цели».

Профессор Том Эллис из Центра синтетической биологии и факультета биоинженерии Имперского колледжа Лондона сказал: «Построив измененную хромосому от теломеры к теломере и показав, что она может прекрасно заменить естественную хромосому, работа нашей команды закладывает основы для создания и создание синтетических хромосом и даже геномов для сложных организмов, таких как растения и животные».

Ссылка: «Дизайн синтетической дрожжевой хромосомы XI обеспечивает испытательный стенд для изучения динамики внехромосомной кольцевой ДНК», Бенджамин А. Блаунт, Синью Лу, Морин Р.М. Дриссен, Деяна Йовичевич, Матео И. Санчес, Клаудия Чюркот, Ю Чжао, Стефани Лауэр, Роберт М. Маккирнан, Глен-Оливер Ф. Гауэрс, Фиакра Суини, Виола Фанфани, Евгений Лобзаев, Ким Паласиос-Флорес, Рой С.К. Уокер, Энди Хескет, Джитонг Кай, Стивен Дж. Оливер, Ижи Кай, Джованни Стракваданио и Том Эллис, 9 ноября 2023 г., Клеточная геномика.
DOI: 10.1016/j.xgen.2023.100418

Помимо руководителей Ноттингемского и Имперского колледжей Лондона, в британскую команду также входят ученые из университетов Эдинбурга, Кембриджа и Манчестера в Великобритании, а также Университета Джона Хопкинса и Нью-Йоркский университет Langone Health в США и Национальный автономный университет Мексики, Керетаро в Мексике.

Работа финансировалась BBSRC.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме