Mokslo naujienos: Sintetinis mikrobas

http://www.sciencemag.org/sites/default/files/styles/article_main_medium/public/images/sn-genome_0.jpg?itok=R7mZ1qa8&timestamp=1458829399

Šiuo straipsniu jau buvau pasidalinus Google+, bet kadangi šis atradimas man pasirodė tikrai įdomus, nusprendžiau juo pasidalinti ir su tais, kurie manęs neseka Google+.

Reta Japonijoje auganti gėlė Paris japonica yra žinoma dėl to, kad ji turi didžiausią, 50 kartų didesnį už žmogaus, genomą. Visai neseniai atsirado rekordininkas ir kitoje skalės pusėje - Craig Venter dirbtinai sukomponuota ir vos 473 genus turinti bakterija, žinoma kaip Syn 3.0. Ji turi tik tuos genus, kurie būtini išgyvenimui ir pasidauginimui. 

http://pacificbulbsociety.org/pbswiki/index.php/Paris
Paris japonica

Supaprastinta mikrobo genetinė struktūra džiugina evoliucijos biologus ir biotechnologus, kurie dabar galės pridėti genus vieną po kito, tirdami jų funkcijas ląstelėje. Sintetinės biologijos mokslininkas Chris Voigt teigia: “Sukurti gyvą ląstelę, kurios visas genomas yra aprašytas yra itin svarbus žingsnis”. Tačiau Voigt su kolegomis pažymi, jog šis aprašymas nėra iki galo išbaigtas - 149 Syn 3.0 genų (maždaug trečdalio) funkcijos nėra žinomos. Tyrėjų užduotis yra išsiaiškinti šių genų funkcijas, kurios turėti suteikti naujų įžvalgų apie gyvybės biologiją.

 http://www.sciencemag.org/news/2016/03/synthetic-microbe-lives-less-500-genes?utm_source=sciencemagazine&utm_medium=facebook-text&utm_campaign=syn30-3195
 Genomų dydžių palyginimas

Syn 3.0 nėra pirmasis bandymas sukurti sintetinę gyvybę. 2010 metais Venter komanda paskelbė, jog jie susintetino Mycoplasma mycoides, bakterijos su labai nedideliu genomu, chromosomą. Šią chromosomą jie perkėlė į M. capricolum*, kurios DNR buvo pašalinta. Po kelių nesėkmingų bandymų, jiems pavyko parodyti, kad sintetinis mikrobas gyveno ir sintetino M. mycoides baltymus, o ne M. capricolum. Tačiau Syn 1.0 turėjo visiškai nepakeistą tėvinę DNR (tai yra, turėjus visus tuos pačius genus).

 http://www.gibraltarlabsinc.com/gibraltarblog/mycoplasma-testing/
Mycoplasma genties bakterijos

Dabartiniame projekte, Venter, kartu su projekto vadovu Clyde Hutchinson, atrinkinėjo tik tuos Syn 1.0 genus, kurie reikalingi bakterijos išgyvenimui. Jie suformavo 2 komandas, kurios atlikinėjo tas pačias užduotis: naudojantis turimomis žiniomis apie bakterijų chromosomas sukurti teoriškai mažiausią genomą. Abi sukurtos chromosomos vėliau buvo perkeltos į M. capricolum, kad būtų patikrinta, ar bakterija išgyvens. 

 http://sgugenetics.pbworks.com/w/page/38572450/Genetics%20%28Archaea%29

“Mums nepasisekė. Aš buvau nustebęs.” - sakė Venter. Nei viena iš chromosomų nesukūrė gyvo mikrobo. Buvo aišku, jog tuometinės biologijos žinios nebuvo pakankamos, jog būtų galima sukonstruoti gyvą organizmą.

Toliau Venter su kolegomis padalino Syn 1.0 genomą, turintį 901 genus, į 4 dalis. Kiekvienos dalies pradžioje ir pabaigoje jie prikabino identiškas DNR sekas, kurios vėliau leistų tas dalis lengvai surinkti. Tai jiems leido kiekvieną dalį keisti atskirai - jas šalinti, išimti tam tikras DNR dalis. Genomas surenkamas ir įdedamas į M. capricolum patikrinti, ar jis sukurs  gyvybingą ląstelę. Jei pakeistas genomas nepalaikydavo ląstelės gyvybingumo, jie žinojo, jog pašalino geną, kuris privalo būti grąžintas. Mokslininkai taip pat įvertino daugelio mikrobinių genų būtinybę, sutrikdžius jų funkcijas. Buvo įterpiama svetima genetinė medžiaga, vadinamieji transpozonus.

https://www.broadinstitute.org/education/glossary/transposable-elements

Tai jiems leido išimti tuos genus, kurie neatliko jokių svarbių funkcijų arba atliko tą pačią funkciją, kaip ir kitas genas. Venter sako, jog jo komanda sukonstravo ir patikrino keleta šimtų konstruktų, prieš sukuriant Syn 3.0, kurio genomo dydis maždaug perpus mažesnis, už Syn 1.0 (Syn 2.0 buvo pereinamoji stadija, pirmasis mažiausias mikrobas, kurio genomas mažesnis už M. genitalium. Šio mikroorganizmo genomas turi 525 genus. Tai mažiausias natūraliai gyvenančio organizmo genomas).

Kai jau buvo nuspręsta, kurie genai bus sintetiniame mikrobe, tyrėjai peržiūrėjo likusius genus, kurie padėtų veikti metaboliniams keliams. Taip pat viskas išrašyta ir išsaugota kompiuteryje. Tai palengvins ateities eksperimentus su Syn 3.0.

Naujojo organizmo genomas, turintis 531 000 bazes, nėra daug mažesnis už M. genitalium genomą, turintį 600 000 bazių. Bet M. genitalium auga labai lėtai. Ląstelių pasidalinimas gali užtrukti iki kelių savaičių. Syn 3.0 pasidalina per 3 valandas. Šis greitas pasidalinimas greičiausiai susijęs su sumažėjusiu genomu. “Mes nesakome, kad tai yra mažiausias genomas” - sako Venter. Tačiau kol kas Syn 3.0 - čempionas.

 http://free.internetspeedtracker.com/index.jhtml?partner=^BBQ^xpt184&s1=535765&s2=171028486568
 Šiame kontekste - bazė=nukleotidui. Nors kaip matote iš paveikslėlio, bazė yra nukleotido dalis.

Žodynėlis:

Genomas - organizmo genetinė medžiaga, užkoduota DNR. Genų visuma.
Chromosoma - ląstelės branduolio dalis, kurią sudaro supakuota DNR.
Transpozonas - DNR seka, galinti keisti savo vietą genome.
Metabolizmas -  cheminių reakcijų, vykstančių ląstelėje, visuma.
Bazė - šiame kontekste galima laikyti nukleotidu - struktūriniu DNR vienetu.

*Lotyniški organizmų pavadinimai susideda iš genties + rūšies. Jei gentis minima keletą kartų, tai pirmą kartą ji paminima, o vėliau parašoma tik pirmoji jos raidė. Taigi, čia kalbama vis apie tą pačią Mycoplasma gentį.

http://www.pbs.org/newshour/rundown/how-many-genes-for-life/ 

Iki kito susitikimo :)

chekas 

Informacijos šaltiniai:
  • http://www.sciencemag.org/news/2016/03/synthetic-microbe-lives-less-500-genes?utm_source=sciencemagazine&utm_medium=facebook-text&utm_campaign=syn30-3195
P.S. All foreign readers are now able to translate a blog with a button on the right side of the blog :)

Komentarų nėra:

Rašyti komentarą

Follow by Email