Первая действующая синтетическая хромосома в дрожжах

Источник: phys.org

Международная команда ученых во главе с доктором Джефом Боком из Университета Джона Хопкинса (США) синтезировала первую действующую хромосому в дрожжах. Это важный шаг в области синтетической биологии. Работа проводилась в рамках проекта под названием Sc2.0, в котором исследователи университетов Китая, Австралии, Сингапура, Великобритании, США сотрудничают, чтобы реконструировать весь геном дрожжей. Стоит отметить, что на протяжении последних 5 лет ученым уже удалось построить бактериальные хромосомы и вирусные ДНК. Но это первый случай создания с нуля целой эукариотической хромосомы, нитевидной структуры, несущей гены в ядре всех растительных и животных клеток. Как отмечает доктор Бок, новая хромосома, получившая обозначение synIII — это наиболее сильно измененная хромосома. Но что еще более важно, ученым удалось внедрить синтетическую хромосому в живые дрожжевые клетки.

Клетки с synIII ведут себя достаточно нормально, почти идентично диким дрожжевым клеткам. При этом они обладают новыми возможностями и могут делать то, на что натуральные дрожжи не способны. Эксперименты проводились пивных дрожжах Saccharomyces Cerevisiae. Из 16 дрожжевых хромосом за основу была взята хромосома III, так как она является одной из самых маленьких. В натуральных дрожжах эта хромосома контролирует, как клетки спариваются и проходят генетические изменения. За 7 лет реализации проекта ученым удалось связать между собой 273 871 пар оснований ДНК. Это несколько меньше, чем в натуральной хромосоме, состоящей из 316 667 пар оснований. Доктор Бок и его команда сделали более 500 изменений в генетической базе, удаляя некоторые повторяющиеся секции, которые считаются ненужными для воспроизводства хромосом и роста клеток. Также были удалены те участки, которые называются «мусорным ДНК» (гены, не участвующие в кодировании каких-либо белков) и сегменты «прыгающих генов» (для них характерны случайные передвижения и появление мутаций).

Другие наборы пар оснований были добавлены или изменены, чтобы позволить отличать синтетическую ДНК от натуральной и удалять или перемещать гены synIII. Команда манипулировала большими участками ДНК без ущерба для жизнеспособности и функций хромосомы при помощи метода скремблирования. Эта методика позволяет тасовать ДНК, как колоду карт, где каждый ген — отдельная карта. Исследователи утверждают, что при помощи техники скремблирования возможно быстрое создание синтетических штаммов дрожжей для производства редких лекарств, вакцин и эффективного биотоплива. Результаты работы могут подстегнуть лабораторные исследования функций конкретных генов и взаимодействия между ними. В будущем международная команда планирует синтезировать другие, более крупные хромосомы дрожжей. Теперь, когда технология уже отработана, это будет проще и дешевле. Возможно, со временем им удастся достичь главной цели — построения полного функционирующего синтетического генома организма.