211service.com
Jäst 2.0
Forskare har syntetiserat en hel jästkromosom, den första konstgjorda kromosomen för livets rike som inkluderar människor, växter och svampar. Jäst med den konstgjorda kromosomen verkade vara lika glad som sina naturliga motsvarigheter, rapporterar teamet. Metoderna som utvecklats för att skapa designgenomstrukturen kan hjälpa syntetiska biologer att bättre använda de encelliga svamparna som biologiska fabriker för kemikalier som biobränslen och droger.
Scannande elektrografbild av en jästcell som spirar från en dottercell.
Människor har manipulerat jäst i tusentals år och först förvandlat vilda svampstammar till livsbejakande jäskare som ger oss öl och bröd. Jäst har också länge varit en labborganism för att studera molekylärbiologi och genetik; i själva verket kommer mycket av det vi vet om cancergenetik från forskning om våra svampvänner. Under de senaste åren har forskare kommit på hur man kan konstruera nya biokemiska vägar till jäst, skapa levande fabriker för mediciner, biobränslen och mer (se Mikrober kan massproducera malarialäkemedel och biobränsleanläggning öppnas i Brasilien). Rapporten om den första konstgjorda, designade jästkromosomen föreslår sätt för forskare att producera nya kemikalier i mikroberna eller potentiellt göra deras biologiska produktion mer effektiv.
För sex år sedan byggde J. Craig Venter Institute den första konstgjorda kromosomen, som omfattade hela genomet av en bakterie (se Synthesizing a Genome from Scratch). Två år senare transplanterades det konstgjorda genomet på 582 970 baspar till en cell som framgångsrikt började utföra sina instruktioner (se Synthetic Genome Reboots Cell).
Den första syntetiska jästkromosomen, redovisas i Vetenskap på torsdag , representerar bara en del av den organismens fullständiga genom och är 272 871 baspar långa. Det Johns Hopkins University-ledda teamet designade först kromosomen på en dator och effektiviserade den naturliga kromosomsekvensen så att den hade mindre repetitiva sekvenser och andra justeringar. Studenter i en klass som heter Bygg-ett-genom vid Johns Hopkins använde molekylärbiologiska knep för att sätta ihop DNA-bitar runt 70 nukleotider (A, T, G och C) långa till 750-basparsblock. Sedan fortsatte andra forskare att sätta ihop dessa block till längre sträckor av kromosomen, och så småningom levererades de största bitarna till jästceller, som tog över de sista monteringsstegen för att skapa hela, konstgjorda kromosomen.
Den konstgjorda kromosomen är en designerversion av bara en av jästens 16 kromosomer, och den minsta. Men arbetet är ett viktigt steg framåt för syntetisk biologi och en milstolpe i en internationell satsning på att bygga ett helt syntetiskt jästgenom, projekt Sc2.0 (från det vetenskapliga namnet för bagerijäst, Saccharomyces cerevisiae ).
Förutom att radera några onödiga sekvenser från koden för deras designerkromosom, flankerade forskarna också många gener på kromosomen med små bitar av DNA som fungerar som landningsplatser för ett protein som kan användas för att skapa on-demand-mutationer. Med dessa designerförändringar säger forskarna att de kommer att kunna testa hur många mutationer ett jästgenom kan tolerera på en gång och potentiellt upptäcka fördelaktiga mutationer som kan ge upphov till stammar som kan överleva under ett större antal förhållanden eller kanske vara bättre fabriker för användbara molekyler som bränslen och droger. Redan har forskarna visat att inducering av mutation i jäst med hjälp av designerplatserna ledde till att vissa celler växer långsammare, och andra som växer snabbare.
Ledande forskare Jef Boeke berättar Gränsen att teamet planerar att skapa dessa mutationsfärdiga tillägg i alla 16 kromosomerna. Den källan av variation kan vara nyckeln till att hitta sätt att driva våra jäsande vänner att mer effektivt skapa biobränslen och andra kemikalier.