היכולת שלנו לתמרן את הגנים של אורגניזמים חיים התרחבה באופן דרמטי בשנים האחרונות. כעת, החוקרים מתקרבים צעד נוסף לבניית גנומים מאפס לאחר שחשפו זן של שמרים עם יותר מ-50 אחוז DNA סינתטי.
מאז 2006, קונסורציום בינלאומי של חוקרים בשם Synthetic Yeast Genome Project מנסה לשכתב את כל הגנום של שמרי בירה. האורגניזם הוא יעד אטרקטיבי מכיוון שהוא אוקריוט כמונו, והוא נמצא בשימוש נרחב גם בתעשיית הביוטכנולוגיה לייצור דלק ביולוגי, תרופות וכימיקלים אחרים בעלי ערך גבוה.
בעוד שחוקרים שכתבו בעבר את הגנום של וירוסים וחיידקים, השמרים מאתגרים יותר מכיוון שה-DNA שלהם מפוצל על פני 16 כרומוזומים. כדי להאיץ את ההתקדמות, קבוצות המחקר המעורבות כל אחת מהן התמקדו בשכתוב כרומוזום אחר, לפני שניסו לשלב ביניהם.
הצוות סינתז בהצלחה גרסאות חדשות של כל 16 הכרומוזומים ויצר כרומוזום חדש לחלוטין. בסדרת מאמרים ב תא ו תא גנומיקה, הצוות גם מדווח על השילוב המוצלח של שבעה מהכרומוזומים הסינתטיים הללו, בתוספת שבר של אחר, בתא בודד. בסך הכל, הם מהווים יותר מ-50 אחוז מה-DNA של התא.
"המוטיבציה שלנו היא להבין את העקרונות הראשונים של יסודות הגנום על ידי בניית גנומים סינתטיים", אמר מחבר שותף פטריק יז'י קאי מאוניברסיטת מנצ'סטר. בידיעה שהונפקה לתקשורת. "הצוות כתב כעת מחדש את מערכת ההפעלה של השמרים המתהווים, מה שפותח עידן חדש של ביולוגיה הנדסית - עובר מהתעסקות עם קומץ גנים לתכנון ובנייה דה נובו של גנומים שלמים."
הכרומוזומים הסינתטיים שונים באופן ניכר מאלה של שמרים רגילים. החוקרים הסירו כמויות ניכרות של "דנ"א זבל" שחוזר על עצמו ואינו מקודד לחלבונים ספציפיים. בפרט, הם חותכים קטעי DNA הידועים כטרנספוזונים - שיכולים להשתלב מחדש באופן טבעי בדרכים בלתי צפויות - כדי לשפר את היציבות של הגנום.
הם גם הפרידו את כל הגנים המקודדים להעברת RNA לגנום 17 חדש לחלוטין. מולקולות אלו נושאות חומצות אמינו לריבוזומים, מפעלי החלבונים של התא. קאי אמר לי מדע מולקולות tRNA הן "נקודות חמות של נזק ל-DNA". הקבוצה מקווה שבאמצעות הפרדתם ושיכונם במה שנקרא "ניאוכרומוזום tRNA" יקל על השליטה בהם.
"ניאוכרומוזום ה-tRNA הוא הכרומוזום הסינטטי לחלוטין דה נובו הראשון בעולם", אומר קאי. "דבר כזה לא קיים בטבע."
שינוי משמעותי נוסף יכול להאיץ את המאמצים למצוא זנים חדשים ושימושיים של שמרים. הצוות שילב מערכת בשם SCRaMbLE בגנום, מה שאיפשר לארגן מחדש במהירות גנים בתוך כרומוזומים. "מערכת האבולוציה הניתנת להשראת" זו מאפשרת לתאים לעבור במהירות דרך גנומים חדשים בעלי פוטנציאל מעניין.
"זה כמו לערבב חפיסת קלפים", כותב שותף ג'ף בוקה מאוניברסיטת ניו יורק Langone Health אמר לי מדען חדש. "מערכת הערבול היא בעצם אבולוציה על מהירות יתר, אבל אנחנו יכולים להפעיל ולכבות אותה."
כדי להכניס כמה מהכרומוזומים שהשתנו לאותו תא שמרים, הצוות של Boeke הפעיל תוכנית הכלאה ממושכת, שהזדווג תאים עם שילובים שונים של גנומים. בכל צעד שהיה תהליך "ניפוי באגים" נרחב, שכן כרומוזומים סינתטיים קיימו אינטראקציה בדרכים בלתי צפויות.
באמצעות גישה זו, הצוות שילב שישה כרומוזומים מלאים וחלק מאחד אחר לתא ששרד וגדל. לאחר מכן, הם פיתחו שיטה שנקראת החלפת כרומוזומים כדי להעביר את כרומוזום השמרים הגדול ביותר מתא תורם, להגביר את הסכום הכולל לשבעה וחצי ולהגדיל את הכמות הכוללת של DNA סינתטי ליותר מ-50%.
הכנסת כל 17 הכרומוזומים הסינתטיים לתא בודד תדרוש עבודה נוספת לא מבוטלת, אבל חציית נקודת המחצית היא הישג משמעותי. ואם הצוות יכול ליצור שמרים עם גנום סינתטי מלא, זה יסמן שינוי צעד ביכולת שלנו לתמרן את קוד החיים.
"אני אוהב לקרוא לזה הסוף של ההתחלה, לא ההתחלה של הסוף, כי זה הזמן שבו אנחנו באמת נוכל להתחיל לערבב את הסיפון הזה ולייצר שמרים שיכולים לעשות דברים שמעולם לא ראינו, " אומר בוקה בהודעה לעיתונות.
קרדיט תמונה: מיקרוסקופ אלקטרוני של שמרים סינתטיים חלקית / Cell/Zhao et al.
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://singularityhub.com/2023/11/10/biologists-unveil-the-first-living-yeast-cells-with-over-50-synthetic-dna/
- :יש ל
- :הוא
- :לֹא
- $ למעלה
- 16
- 17
- 17th
- 2006
- 23
- 50
- a
- יכולת
- יכול
- להאיץ
- חֶשְׁבּוֹן
- הישג
- לרוחב
- לאחר
- AL
- תעשיות
- מאפשר
- גם
- בסך הכל
- כמות
- כמויות
- an
- ו
- אחר
- גישה
- ARE
- AS
- At
- מנסה
- מושך
- בַּקטֶרִיָה
- BE
- כי
- היה
- לפני
- ההתחלה
- ביוטכנולוגיה
- ניצני
- בִּניָן
- אבל
- by
- שיחה
- נקרא
- CAN
- כרטיסים
- לשאת
- תא
- תאים
- אתגר
- שינוי
- כימיקלים
- כרומוזומים
- קרוב יותר
- מחבר שותף
- קוד
- סִמוּל
- שילוב
- שילובים
- לשלב
- לחלוטין
- רב
- קונסורציום
- בניה
- לִשְׁלוֹט
- יכול
- לִיצוֹר
- נוצר
- אשראי
- מעבר
- חותך
- מחזור
- נזק
- סיפון
- עיצוב
- מפותח
- אחר
- ה-DNA
- do
- לא
- באופן דרמטי
- E&T
- כל אחד
- קל יותר
- מַאֲמָצִים
- סוף
- הנדסה
- שלם
- לַחֲלוּטִין
- תקופה
- למעשה
- אבולוציה
- קיים
- מורחב
- נרחב
- נוסף
- מפעלים
- ראשון
- מרוכז
- בעד
- החל מ-
- מלא
- לגמרי
- יסודות
- הגנום
- לקבל
- הולך
- גדלתי
- קְבוּצָה
- קבוצה
- חצי
- בחצי הדרך
- קומץ
- יש
- בְּרִיאוּת
- מקווה
- דיור
- HTTPS
- if
- לשפר
- in
- התאגדה
- גדל
- תעשייה
- מעניין
- ברמה בינלאומית
- אל תוך
- מעורב
- IT
- שֶׁלָה
- שמור
- סוג
- ידוע
- הגדול ביותר
- החיים
- כמו
- חי
- לעשות
- עשייה
- מנצ'סטר
- סימן
- שיטה
- שונים
- יותר
- מוטיבציה
- טבע
- לעולם לא
- חדש
- ניו יורק
- אוניברסיטת ניו יורק
- נוֹרמָלִי
- בייחוד
- רומן
- חדש
- עַכשָׁיו
- of
- כבוי
- on
- ONE
- נפתח
- פועל
- מערכת הפעלה
- אחר
- שלנו
- הַחוּצָה
- יותר
- ניירות
- חלק
- מסוים
- פטריק
- אָחוּז
- תרופות
- אפלטון
- מודיעין אפלטון
- אפלטון נתונים
- ועוד
- נקודה
- אפשרי
- פוטנציאל
- ללחוץ
- עיתונות ופרסומים
- קוֹדֶם
- עקרונות
- לייצר
- הפקת
- תָכְנִית
- התקדמות
- פּרוֹיֶקט
- חֶלְבּוֹן
- חלבונים
- מהירות
- מהר
- בֶּאֱמֶת
- לאחרונה
- לשחרר
- הוסר
- חוזר על עצמו
- דוחות לדוגמא
- לדרוש
- מחקר
- חוקרים
- שִׁכתוּב
- רנ"א
- אמר
- אותו
- אומר
- סריקה
- מדע
- לגרד
- לראות
- מפריד
- סדרה
- שבע
- כמה
- משמעותי
- יחיד
- שישה
- ספציפי
- מְהִירוּת
- לפצל
- יציבות
- התחלה
- שלב
- זנים
- מוצלח
- בהצלחה
- שרד
- מתג
- סינטטי
- מערכת
- יעד
- נבחרת
- מֵאֲשֶׁר
- זֶה
- השמיים
- אותם
- אז
- שם.
- אלה
- הֵם
- דברים
- זֶה
- אלה
- דרך
- ל
- סה"כ
- להעביר
- מנסה
- תחת
- להבין
- אוניברסיטה
- בלתי צפוי
- לַחשׂוֹף
- חשפה
- us
- מְשׁוּמָשׁ
- וירוסים
- היה
- דרכים
- we
- מתי
- אשר
- באופן נרחב
- יצטרך
- עם
- בתוך
- תיק עבודות
- של העולם
- שנים
- york
- זפירנט