Версията, направена от учените, вече е достъпна за всичките 16 хромозоми

Това е първият път, когато учените се опитват да създадат генома на еукариотен организъм от нулата, огромно постижение.

Хората са имали тясна връзка с дрождите от хиляди години. От незапомнени времена се използва за печене и варене на бира. Съвсем наскоро маята също се използва в химическото производство и като модел на организъм, за да разберем как работят нашите клетки. Благодарение на тази дълга история и задълбочено проучване ние познаваме генетиката на дрождите по-добре от всеки друг организъм. Сега изследователите се възползват добре от това. Сега те са успели да произведат полусинтетична мая в лаборатория. Това е обещаващо. Пренаписването на целия геном на дрождите може да създаде нов тип дрожди, които са по-силни, растат по-бързо, имат по-висока производителност и са по-способни да издържат на предизвикателни условия.

Хромозоми
мая (Saccharomyces cerevisiae) Състои се от общо 16 хромозоми. Вече е създадено изкуствено копие на всяка от тези хромозоми, пишат учените в две отделни проучвания тук И тук може да се чете). „Нашата цел е да разберем основните принципи на геномиката чрез изграждане на синтетични геноми“, обяснява изследователят Патрик Йеджи-Кей. „Сега сме преработили изцяло операционната система на хлебната мая, възвестявайки нова ера в биотехнологиите. Преминаваме от модифициране на няколко гена към пълно проектиране и изграждане на цели геноми.

Една дрождена клетка
Тъй като геномът на дрождите е разделен на шестнадесет хромозоми, учените започнаха да изграждат всяка хромозома поотделно. Това доведе до шестнадесет частично изкуствени щама дрожди, всеки от които съдържаше 15 нормални хромозоми и една изкуствена хромозома. Следващото предизвикателство беше да се интегрират тези изкуствени хромозоми в една клетка от дрожди. За да постигнат това, изследователите кръстосаха няколко частично изкуствени щама дрожди и след това потърсиха сред техните потомци индивиди, носещи и двете изкуствени хромозоми. В крайна сметка екипът успява постепенно да интегрира всички предварително направени хромозоми – общо седем – в една клетка от дрожди. Щамът дрожди, който в крайна сметка създадоха, се състоеше от повече от 50 процента синтетична ДНК. Този щам е в състояние да оцелее и да се възпроизвежда по същия начин като щамовете диви дрожди.

Еукариотен изкуствен геном
Проучването е голяма крачка напред. Защото, въпреки че учените са събирали бактериални и вирусни геноми преди, това е първият опит за създаване на изкуствен геном за еукариотен организъм – организъм с клетъчно ядро. „Глобалният проект Yeast 2.0 се опитва да направи нещо, което никога не е правено досега“, казва изследователят Том Уилямс. „Това е първият път, когато се опитваме да създадем генома на еукариотен организъм, който може да включва и хора.“ Дрождите бяха специално избрани за този проект поради компактния си геном и способността да свързват ДНК заедно, което позволява на учените да изграждат изкуствени хромозоми в клетките на дрождите.

Проектиран геном
Накратко, с това изследване изследователите са направили важна стъпка към проектирането на генома на хлебната мая. Този геном се различава значително от естествения геном на маята, използвана в пивоварни и пекарни. „Избрахме да създадем нещо, което значително се отклонява от естествената форма“, казва изследователят Джеф Бъки. „Нашата крайна цел е да разработим щам дрожди, който може да ни предостави нови прозрения в биологията.“

Разлики
Следователно изкуственият геном не е нищо друго освен точно копие на естествения геном. Това е нарочно. Например, синтетичните геноми имат нови свойства, които дават на клетките уникални свойства, които не можете да намерите в природата. Едно от тези свойства позволява на учените да пренаредят гените на клетките, което им позволява да създават милиони различни версии на клетки с различни характеристики. След това те могат да изберат най-добрите клетки за конкретни приложения в медицината, биоенергията и биотехнологиите.

завой
Така че изследователите са много развълнувани. „Това е вълнуващ пробив в биотехнологиите“, твърди Цай. „Въпреки че успяхме да редактираме гени от известно време, писането на еукариотни геноми беше нещо напълно ново от самото начало. Тази работа е от решаващо значение за нашето разбиране на основите на живота и има потенциала да промени света на синтетичната биология. Създаването на изкуствени хромозоми е голямо техническо постижение само по себе си, но също така ще даде възможност за нови начини за изучаване и използване на биологията.Това може да варира от създаване на нови микробни щамове за по-екологично биопроизводство, до подпомагане за разбирането и контрола на болестите.

Крайната цел на този проект е да интегрира всички индивидуални изкуствени хромозоми в напълно изкуствена клетка. Екипът се стреми тази изкуствена мая да бъде здрава и здрава като дивата мая. Този щам ще бъде не само първият синтетичен еукариотен организъм, но и първият, създаден съвместно с учени от цял ​​свят. „Сега сме на ръба на сливането на всичките 16 хромозоми в една клетка“, казва Бъки. „Смятам, че това е завършването на началото, а не началото на края. Истинското приключение започва едва когато открием прекрасните неща, които можем да постигнем с тази мая, неща, които все още не можем да си представим.