Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin

Как получить живые искусственные дрожжи

Дрожжи-2.0

Кирилл Стасевич, Компьюлента

Чтобы понять устройство чего-либо, мы сначала разбираем это на части, анализируем «внутренности», а потом пытаемся собрать из того, что есть, нечто похожее. Если созданное заработает так же, как исходный оригинал, значит, мы молодцы и всё поняли правильно.

Мы давно научились разбирать на «запчасти» геномы самых разных организмов, как бактерий, так и эукариот, как одноклеточных, так и многоклеточных. Более того, мы умеем подправлять чужие геномы так, чтобы они продолжали работать, но несколько иначе, с учётом наших исправлений. Самый обычный пример – внедрение нового гена (скажем, гена флуоресцентного белка) в бактерию или эукариотическую клетку: клетка при этом вовсе не погибает, но начинает светиться.

Однако такие модификации всё равно сохраняют, так сказать, натуральную основу – ген встраивается в естественную хромосому бактериальной или эукариотической клетки. Понятно, что рано или поздно исследователи захотели бы создать с нуля всю хромосому целиком, сделав не просто искусственную копию, но копию «исправленную и дополненную». Именно это и удалось большой группе учёных под руководством Джейфа Бейки (Jef Boeke) из Университета Джонса Хопкинса и Нью-Йоркского университета (оба – США): в журнале Science они описывают серьёзно отредактированную хромосому, созданную ими для дрожжевой клетки (Annaluru et al., Total Synthesis of a Functional Designer Eukaryotic Chromosome).


Отредактированная хромосома дрожжей; цветными «булавками» и белыми ромбами отмечены места точечной редакции,
жёлтым выделены области, вырезанные из хромосомы. (Иллюстрация Lucy Reading-Ikkanda.)

У дрожжей Saccharomyces cerevisiae шестнадцать хромосом; для своего эксперимента исследователи выбрали третью. Из 317 000 нуклеотидов редактированию подверглись 50 000. При этом, разумеется, их меняли, вырезали и вставляли не в произвольном порядке: манипуляции производились тогда, когда это могло сильно улучшить технологическую сборку хромосомы; в первую очередь вырезались «прыгающие» гены, связанные с мобильными элементами, ну а совсем новые последовательности вводили так, чтобы потом с их помощью можно было целенаправленно убирать какой-нибудь ген.

То есть в эту гибридную хромосому закладывались дополнительные возможности для последующих редакций.

Это, конечно, не первый случай, когда учёные создают искусственный геном: в 2010 году похожую работу выполнили Крэйг Вентер и его институт. Г-н Вентер – известнейшая фигура в мире геномных исследований и синтетической биологии, и эксперименты 2010 года, когда ему и его коллегам удалось воссоздать полный геном бактерии Mycoplasma mycoides, лишь упрочили его репутацию. Однако, хотя геном микоплазмы по меньшей мере в три раза больше третьей хромосомы дрожжей, исследователи тогда не внесли в него никаких существенных правок. Что же до дрожжей, то тут, как уже сказано, редактированию подвергся почти что каждый шестой нуклеотид.

Синтетическую хромосому ввели в дрожжи и проверили жизнеспособность полученного штамма. Условия среды для клеток варьировали 19 разными способами, однако SynIII, как назвали новый штамм, ничем не отличался от натурального собрата: и тот, и другой одинаково росли и размножались в самых разных условиях, будь то изменённая кислотность среды, ДНК-повреждающий стресс и пр.

Более того, SynIII удалось подтолкнуть к половому размножению, вырезав у него ген, который такому типу размножения препятствует.

Такой «хромосомный конструктор» – это не просто искусство для искусства, учёные рассчитывают узнать с его помощью некоторые фундаментальные об устройстве генома. ДНК живых организмов содержит множество генов, но какие из них необходимы в большей или меньшей степени, без каких нельзя прожить, какая между ними существует иерархия, как они взаимодействуют друг с другом и т. д. – всё это нам только предстоит выяснить. А сделать это можно как раз с помощью вот таких искусственных хромосом, которые позволяют вставлять и удалять гены по желанию исследователя.

Причём у нас с дрожжами есть 6 000 общих генов, так что это, возможно, поможет узнать кое-что и о нашей собственной молекулярно-генетической кухне. Ну и, разумеется, не надо забывать о чисто практической пользе: экспериментируя с синтетическими хромосомами, мы можем создать организм с заданными свойствами, который, скажем, будет со страшной силой производить какое-нибудь биотопливо.

Подготовлено по материалам Медицинского центра Лэнгон при Нью-Йоркском университете:
Scientists Synthesize First Functional “Designer” Chromosome in Yeast.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
28.03.2014

Читать статьи по темам:

генетически модифицированные микроорганизмы синтетическая биология хромосомы Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Волшебное слово для бактерий

Редкое генетическое слово-триплет в начале мРНК задерживает движение рибосом, так что потом они разгоняются медленнее и не сталкиваются друг с другом при производстве белка, что значительно ускоряет синтез нужных молекул.

читать

Микробы-овчарки против микробов-волков

Безопасных для человека микробов можно научить точно распознавать патогенные виды микроорганизмов и снабдить оружием против них.

читать

ДНК на конвейере

Процесс производства цепочек ДНК длиной в несколько сотен оснований с помощью генетически модифицированных микроорганизмов намного дешевле и точнее существующих методов.

читать

Микробы-калькуляторы

Группа биоинженеров из Массачусетского технологического института создала «аналоговые калькуляторы» на основе живых одноклеточных микроорганизмов.

читать

Бактериальный компьютер

Инженеры из MIT сконструировали молекулярно-генетические контуры, позволяющие не только производить логические операции внутри бактерий, но записывать результаты в клеточные ДНК, которые передаются следующим поколениям микроорганизмов.

читать