РЕКЛАМА

Клетките със синтетичен минималистичен геном претърпяват нормално клетъчно делене

НАУКИБИОЛОГИЯКлетките със синтетичен минималистичен геном претърпяват нормално клетъчно делене

За първи път през 2010 г. се съобщава за клетки с напълно изкуствен синтезиран геном, от които е получена минималистична геномна клетка, която показва анормална морфология при клетъчно делене. Неотдавнашното добавяне на група гени към тази минималистична клетка възстанови нормалното клетъчно делене

Клетките са основните структурни и функционални единици на живота, теория, предложена от Шлайден и Шван през 1839 г. Оттогава учените се интересуват от разбирането на клетъчните функции, като се опитват да дешифрират напълно генетичния код, за да разберат как клетката расте и се дели до дават началото на повече клетки от подобен вид. С появата на ДНК секвениране, беше възможно да се декодира последователността на генома, като по този начин се направи опит да се разберат клетъчните процеси, за да се разбере основата на живота. През 1984 г. Моровиц предлага изследването на микоплазмите, най-простите клетки, способни на автономен растеж, за разбиране на основните принципи на живота.  

Оттогава бяха направени няколко опита за намаляване на размера на генома до минималистичен брой, което води до клетка, която е способна да изпълнява всички основни клетъчни функции. Експериментите за първи път доведоха до химичния синтез на генома на Mycoplasma mycoides от 1079 Kb през 2010 г. и беше наречен JCVI-syn1.0. Допълнителни изтривания, направени в JCVI-syn1.0 от Hutchinson III et al. (1) доведе до JCVI-syn3.0 през 2016 г., който имаше размер на генома от 531 Kb с 473 гена и имаше време за удвояване от 180 минути, макар и с анормална морфология при клетъчно делене. Все още имаше 149 гена с неизвестни биологични функции, което предполага наличието на все още неоткрити елементи, които са от съществено значение за живота. Въпреки това, JCVI-syn3.0 предоставя платформа за изследване и разбиране на жизнените функции чрез прилагане на принципите на цялостнотогеном дизайн. 

Наскоро, на 29 март 2021 г., Pelletier и колеги (2) използваха JCVI syn3.0, за да разберат гените, необходими за клетъчното делене и морфология, като въведоха 19 гена в генома на JCVI syn3.0, пораждайки JCVI syn3.0A, който има морфология, подобна на JCVI syn1.0. при клетъчно делене. 7 от тези 19 гена включва два известни гена за клетъчно делене и 4 гена, кодиращи свързани с мембрана протеини с неизвестна функция, които заедно възстановяват фенотипа, подобен на този на JCVI-syn1.0. Този резултат предполага полигенната природа на клетъчното делене и морфология в геномно минимална клетка.  

Предвид факта, че JCVI syn3.0 е способен да оцелява и да се размножава въз основа на своя минималистичен геном, той може да се използва като модел на организъм за създаване на различни типове клетки с различни функции, които могат да бъдат полезни за хората и околната среда. Например, може да се въведат гени, които водят до разтваряне на пластмаса, така че новият направен организъм да може да се използва за разграждане на пластмасите по биологичен начин. По същия начин, веднъж може да се предвиди добавяне на гени, свързани с фотосинтезата в JCVI syn3.0, което го прави податливо за използване на въглероден диоксид от атмосферата, като по този начин намалява нивата му и помага за намаляване на глобалното затопляне, основен климатичен проблем, пред който е изправено човечеството. Въпреки това, подобни експерименти трябва да се третират с изключително внимание, за да се гарантира, че няма да освободим супер организъм в околната среда, който е трудно да се контролира, след като бъде освободен. 

Независимо от това, идеята за клетка с минималистичен геном и нейната биологична манипулация може да доведе до създаване на различни типове клетки с различни функции, способни да разрешат основни проблеми, пред които е изправено човечеството и неговото крайно оцеляване. Въпреки това, има разлика между създаването на напълно синтетична клетка срещу създаването на функционално синтетичен геном. Идеалната напълно синтетична изкуствена клетка би се състояла от синтезиран геном заедно със синтезирани цитоплазмени компоненти, подвиг, който учените биха искали да постигнат рано или по-късно през следващите години, когато технологичният напредък достигне своя връх.  

Неотдавнашното развитие може да бъде стъпка към създаването на напълно синтетична клетка, която е способна на растеж и делене. 

***

Литература:  

  1. Hutchison III C, Chuang R., et al 2016. Дизайн и синтез на минимален бактериален геном. Науката 25 март 2016 г.: кн. 351, брой 6280, aad6253 
    DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad6253   
  1. Pelletier JF, Sun L., et al 2021. Генетични изисквания за клетъчно делене в геномно минимална клетка. клетка. Публикувано: 29 март 2021 г. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008 

***

Раджив Сони
Раджив Сониhttps://www.RajeevSoni.org/
Д-р Раджиев Сони (ORCID ID : 0000-0001-7126-5864) има докторска степен. по биотехнологии от Университета в Кеймбридж, Обединеното кралство и има 25 години опит в работата си по целия свят в различни институти и мултинационални компании като The Scripps Research Institute, Novartis, Novozymes, Ranbaxy, Biocon, Biomerieux и като главен изследовател в лабораторията за военноморски изследвания на САЩ в откриването на лекарства, молекулярната диагностика, експресията на протеини, биологичното производство и развитието на бизнеса.

Абонирай се за нашия бюлетин

Да се ​​актуализира с всички най-нови новини, оферти и специални съобщения.

- Реклама -

Най-популярни статии

Преодолени биологични бариери пред размножаването от еднополови бозайници

Проучването показва за първи път здрави миши потомци...

Консумация на силно преработени храни и здраве: нови доказателства от изследвания

Две проучвания предоставят доказателства, които свързват високата консумация на...

Използване на биокатализа за производство на биопластмаси

Тази кратка статия обяснява какво е биокатализа, нейното значение...
- Реклама -
99,767Феновекато
69,705последователиСледвай ни
6,318последователиСледвай ни
31АбонатиЗапиши се