5 Synthetische Gist-Chromosomen Gemaakt

{h1}

Wetenschappers hebben onlangs aangekondigd dat ze vijf van de chromosomen in een natuurlijke gist met synthetische versies hadden vervangen.

De wereld is een stap dichter bij een nieuw synthetisch organisme.

Wetenschappers hebben vijf synthetische gistchromosomen gemaakt en deze in gistcellen geplaatst. De chromosomen zijn samengesteld uit de normale letters, of basenparen, die het DNA vormen, maar de sequentie is iets anders dan die van nature in gist.

De nieuwe chromosomen kunnen helpen bij het beantwoorden van elementaire wetenschappelijke vragen, zoals wat het doel is van delen van DNA die niet coderen voor genen; ze kunnen ook nuttig zijn voor het produceren van geneesmiddelen zoals kankerantistoffen op grote schaal, zei co-auteur Joel Bader, een hoogleraar bioinformatica aan de Johns Hopkins University in Baltimore.

De bevindingen werden vandaag gepubliceerd (9 maart) in het tijdschrift Science in zeven afzonderlijke papers. [Het menselijke genoom ontrafelen: 6 moleculaire mijlpalen]

Een genoom bouwen

In 2010 slaagden wetenschappers erin om het eerste levende organisme te creëren met een volledig synthetisch genoom, een bacterie genaamd Mycoplasma mycoides. Andere laboratoria hebben de genen aangepast die nodig zijn voor het leven, en creëren bacteriën met synthetische genomen die de minste genen bevatten die nodig zijn voor het leven. In 2014 synthetiseerden onderzoekers het eerste kunstmatige gistchromosoom. [Infographic: hoe wetenschappers een semi-kunstmatige levensvorm hebben gemaakt]

De nieuwe inspanning maakt deel uit van een groter project, het Synthetic Yeast Genome Project (Sc2.0), dat als doel heeft om alle 16 gistchromosomen te vervangen door synthetische versies. Zodra deze synthetische versies zijn verwisseld met de natuurlijke, kunnen ze worden aangepast zodat de resulterende gist industriële chemicaliën, antibiotica of zelfs smakelijker nepvlees produceert, zei Bader.

Om de synthetische genomen te construeren, hebben de teams eerst gekeken naar computerbestanden die alle genetische gegevens van natuurlijke Baker's gist bevatten. Vervolgens keken ze naar de designergenomen die ze hoopten te repliceren en veranderden ze de referentiegenen in de computerbestanden. Van daaruit worden de bestanden in kleinere reeksen gesneden die overeenkomen met wat in het lab kan worden gemaakt.

Van daaruit synthetiseerde het team de individuele baseparen, of letters van DNA, in een schaal en gebruikte vervolgens de sjablonen om kleine DNA-fragmenten samen te stellen, die vervolgens werden samengevoegd. Deze iets grotere fragmenten werden vervolgens in gist geplaatst. De gistcellen gebruiken een methode die homologe recombinatie wordt genoemd om beschadigd DNA te repareren, en het team heeft van dit vermogen gebruikgemaakt om de cel zijn echte genetische code te laten vervangen door synthetische DNA-fragmenten. Door dit proces steeds weer te doen, heeft het team uiteindelijk de vijf van de gistchromosomen vervangen door synthetische kopieën, zei Bader.

"Een van de verbazingwekkende dingen is dat we gewoon DNA in de cellen stoppen, en de gistcellen organiseren het in chromosomen," vertelde Bader WordsSideKick.com.

Dit maakt het proces van het maken van synthetische chromosomen aanzienlijk eenvoudiger, gezien het feit dat chromosomen zijn opgebouwd uit DNA dat strak is gewonden rond kleine spoelen die bekend staan ​​als histonen, die ook worden gemodificeerd door afzonderlijke chemicaliën. Omdat zoogdiercellen homologe recombinatie missen, zou het waarschijnlijk lastiger zijn om een ​​zoogdierchromosoom te assembleren, zei Bader.

De synthetische genomen lijken erg op de natuurlijke genomen, maar de onderzoekers hebben enkele van de genen verwijderd waarvan ze vermoeden dat ze overbodig zijn. Ze verwijderden ook een van de drielettersequenties die de cel vertellen om te stoppen met het lezen van een stukje DNA en dit te vertalen in een eiwit, een stopcodon genoemd. Het doel is om uiteindelijk dit stopcodon te hergebruiken om mogelijk volledig nieuwe vormen van aminozuren te maken, zei Bader.

Langetermijndoelen

Het team hoopt dat ze door het creëren van een volledig synthetische gist basale vragen over de rol van DNA kunnen beantwoorden. Er zijn bijvoorbeeld vaak repetitieve DNA-sequenties waarvan veel wetenschappers denken dat het overblijfselen zijn van virale infecties in het verleden van gist. Door deze fragmenten te verwijderen, kunnen onderzoekers deze ideeën effectief testen. Wetenschappers kunnen ook gecompliceerde moleculen bouwen, zoals de suiker-getipte antilichaamproteïnen die worden gebruikt in nieuwere kankerbehandelingen, die normaal gesproken moeten worden gemaakt in dure zoogdiercelculturen, zei Bader.

Hoewel het nieuwe werk in wezen dezelfde gen-assemblagetechnieken gebruikt als in 2014, stelde de ontwikkeling van nieuwe computerprogramma's grote groepen in staat om aan het project mee te werken, zei George Church, een geneticus aan de universiteit van Harvard die aan een afzonderlijk synthetisch systeem werkt. E coli genoomproject, het rE.coli-project genoemd. Hij werkt ook aan een project om gehumaniseerde varkens te maken die transplantaties kunnen bieden die niet door het immuunsysteem worden afgewezen.

Daarnaast zou het vertalen van de geleerde lessen in gist een uitdaging kunnen zijn, zei de kerk, die niet betrokken was bij het huidige onderzoek.

"Of we hiervan leren in de grotere genoomschrijvende projecten in varken en mens, dat valt nog te bezien," vertelde Church WordsSideKick.com.

Interessant is dat het project de veelgeroemde knip-en-plak-bewerkingstool CRISPR gebruikte voor slechts 31 genetische veranderingen uit meer dan 5 miljoen brieven die in het project waren verzameld. Hoewel CRISPR is gepromoot als een revolutionaire manier om point-by-point-bewerkingen in het genoom te maken, heeft het een vrij hoog foutenpercentage van ongeveer 50 procent voor elke gemaakte verandering, zei de kerk.

"Als je 10 van die [CRISPR-wijzigingen] doet, heb je een kans van 1 op 1.000 om het juiste te krijgen, en als je 20 van hen doet, heb je een kans van 1 op 1 miljard om het goede te krijgen, "Kerk zei.

Gezien het feit dat wetenschappers in de toekomst meer kans hebben om grote delen van het genoom met behulp van deze techniek te synthetiseren en het dan gewoon uitwisselen, omdat het totale foutenpercentage lager is dan het maken van veel kleine letter-gebaseerde veranderingen met behulp van CRISPR, zei Church. Dat geldt met name voor dingen als gehumaniseerde varkens, waarvan wetenschappers weten dat ze veel genetische veranderingen zullen vereisen, voegde hij eraan toe.

Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: Craig Venter unveils.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2020 WordsSideKick.com