Ученым удалось заменить 30% генома пекарских дрожжей

Дрожжи. Фото: Dennis Kunkel Microscopy/Science Source
13 марта 2017 года, 19:10
Комментировать

Ученым удалось заменить 30% генома пекарских дрожжей искусственно созданными хромосомами. Научную группу из более чем 200 человек возглавлял Джеф Боке (Jef Boeke) из Медицинской школы Лангона Нью-Йоркского университета (New York University's Langone Medical Center). Это первый в науке случай, когда целых пять хромосом заменили синтетическими аналогами. Проект, в рамках которого ведется эта работа, носит название Synthetic Yeast Project (Sc2.0). Уже к концу этого года команда из США, Китая, Франции и Шотландии планирует полностью заменить геном дрожжей искусственным аналогом, для чего необходимо синтезировать еще 11 хромосом – всего в микроорганизме Saccharomyces cerevisiae их 16.

Пекарские дрожжи были выбраны для экспериментов потому, что их геном достаточно хорошо изучен, а кроме того, их клетки по многим признакам похожи на клетки человека, но с ними гораздо проще работать. Первая искусственная хромосома пекарских дрожжей (syn III) была создана в марте 2014 года – для этого потребовалось «собрать» ее из 272871 базовых пар, химических единиц, из которых состоит ДНК. Новая работа описывает еще пять – №№ 2, 5, 6, 10 и 12 (synII, synV, synVI, synX и synXII). Ранее было необходимо завершить создание одной искусственной хромосомы, чтобы приступить к следующей, но сейчас ученые стараются максимальное число процессов вести параллельно. Еще одна часть исследования посвящена обзору 3D-структур синтетических хромосом внутри клетки.

Специалисты, подобно программистам, могут изменять хромосомы, добавляя к ним нужные участки или извлекая ненужные. Созданные учеными синтетические заменители «удобнее» натуральных аналогов, так как их легче модицифировать. Хотя создано уже шесть синтетических хромосом, пока в одну клетку удалось ввести только три – об этом рассказано в статье Лесли Митчелл (Leslie Mitchell), коллеги Джефа Боке по Медицинской школе Лангона.

Чтобы «сделать» одну хромосому, необходимо исследовать тысячи изменений, которые могут с ней происходить. Специалисты выбирали нужные свойства, изучая базы данных различных штаммов пекарских дрожжей. Во время всего процесса синтеза они применяли компьютерное моделирование. После того, как научные сотрудники определились с нужными изменениями, они начали конструировать сперва короткие участки синтетической ДНК, а затем из коротких – более длинные. Каждая хромосома состоит из десятков и сотен тысяч базовых пар, и несмотря на то, что, например, специалистам из Университета Синьхуа (Tsinghua University) в Китае удалось создать последовательность более чем из миллиона пар (над ней работало шесть команд ученых), а потом превратить ее в нужную молекулу, этого все равно слишком мало, чтобы сделать молекулу человеческого генома. Отметим, что Китай в настоящее время занимает второе место после США по количеству успешно синтезированных хромосом дрожжей – китайские специалисты смогли синтезировать четыре хромосомы.

Кроме всего прочего, эксперименты показали, что настолько радикальные изменения не убивают микроорганизмы. Джеф Боке рассказал, что клетки пекарских дрожжей выживали в опытах, где части ДНК-кода переносили из одной хромосомы в другую или даже заменяли часть ДНК-последовательности от одного штамма соответствующей частью от другого. 

Источник:

A global research team has built five new synthetic yeast chromosomes, meaning that 30 percent of a key organism's genetic material has now been swapped out for engineered replacements. Like computer programmers, scientists add swaths of synthetic DNA to -- or remove stretches from -- human, plant, bacterial or yeast chromosomes in hopes of averting disease, manufacturing medicines, or making food more nutritious.

Science Daily
Поделиться

Комментарии

Доктор Филип Ничке, получивший прозвище «Доктор Смерть», представил миру новый спорный проект
Новым фактором, влияющим на здоровье сотрудников, является «организационная справедливость»
В ходе эксперимента они продемонстрировали этот эффект на компьютерных трехмерных фигурах
На продукты, которые соответствуют всем нормам, планируют наклеивать эмблему «Здоровое питание»
Ученые подтвердили результаты исследования, которое выявило ген, определяющий мужскую ориентацию
Эта цифра кардинально расходится со «средней зарплатой по стране», объявленной Росстатом