РЕКЛАМА

Клетки с синтетическим минималистичным геномом претерпевают нормальное деление клеток

НАУКАБИОЛОГИЯКлетки с синтетическим минималистичным геномом претерпевают нормальное деление клеток

Впервые о клетках с полностью искусственным синтезированным геномом сообщили в 2010 году, из которых была получена клетка с минималистичным геномом, показал аномальную морфологию при делении клеток. Недавнее добавление группы генов к этой минималистичной клетке восстановило нормальное клеточное деление.

Клетки являются основными структурными и функциональными единицами жизни, теория, предложенная Шлейденом и Шванном в 1839 году. С тех пор ученые интересовались пониманием клеточных функций, пытаясь полностью расшифровать генетический код, чтобы понять, как клетка растет и делится. дают начало большему количеству клеток подобного типа. С появлением ДНК С помощью секвенирования удалось расшифровать последовательность генома, тем самым предприняв попытку понять клеточные процессы, чтобы понять основы жизни. В 1984 году Моровиц предложил изучать микоплазмы, простейшие клетки, способные к автономному росту, для понимания основных принципов жизни.  

С тех пор было предпринято несколько попыток уменьшить размер генома до минимального числа, что позволило бы получить клетку, способную выполнять все основные клеточные функции. Эксперименты впервые привели к химическому синтезу генома Mycoplasma mycoides размером 1079 т.п.н. в 2010 году и получили название JCVI-syn1.0. Дальнейшие делеции, сделанные в JCVI-syn1.0 Hutchinson III et al. (1) дал начало JCVI-syn3.0 в 2016 году, который имел размер генома 531 Kb с 473 генами и имел время удвоения 180 минут, хотя и имел аномальную морфологию при делении клеток. У него все еще было 149 генов с неизвестными биологическими функциями, что предполагает наличие еще не открытых элементов, необходимых для жизни. Однако JCVI-syn3.0 предоставляет платформу для исследования и понимания жизненных функций, применяя принципы целостногогеном дизайн. 

Недавно, 29 марта 2021 года, Пеллетье и его коллеги (2) использовали JCVI syn3.0, чтобы понять гены, необходимые для деления и морфологии клеток, введя 19 генов в геном JCVI syn3.0, в результате чего появился JCVI syn3.0A, который имеет морфология похожа на JCVI syn1.0. при делении клеток. 7 из этих 19 генов включают два известных гена клеточного деления и 4 гена, кодирующих ассоциированные с мембраной белки с неизвестной функцией, которые вместе восстанавливают фенотип, аналогичный фенотипу JCVI-syn1.0. Этот результат предполагает полигенную природу клеточного деления и морфологии в геномно минимальной клетке.  

Учитывая тот факт, что JCVI syn3.0 способен выживать и размножаться на основе своего минималистичного генома, его можно использовать в качестве модельного организма для создания различных типов клеток с различными функциями, которые могут быть полезными для человека и окружающей среды. Например, можно ввести гены, которые приводят к растворению пластмасс, чтобы созданный новый организм можно было использовать для биологического разложения пластмасс. Точно так же один раз можно предусмотреть добавление генов, относящихся к фотосинтезу, в JCVI syn3.0, что сделает его доступным для использования углекислого газа из атмосферы, тем самым уменьшив его уровни и помогая в уменьшении глобального потепления, главной климатической проблемы, стоящей перед человечеством. Однако к таким экспериментам следует относиться с максимальной осторожностью, чтобы гарантировать, что мы не выпустим суперорганизм в окружающую среду, которую трудно контролировать после того, как он будет выпущен. 

Тем не менее, идея иметь клетку с минималистичным геномом и ее биологические манипуляции могут привести к созданию различных типов клеток с разнообразными функциями, способных решать основные проблемы, стоящие перед человечеством, и его окончательное выживание. Однако существует различие между созданием полностью синтетической клетки и созданием функционально синтетического генома. Идеальная полностью синтетическая искусственная клетка должна состоять из синтезированного генома и синтезированных цитоплазматических компонентов - подвиг, которого ученые хотели бы достичь раньше, чем позже, в ближайшие годы, когда технический прогресс достигнет своего пика.  

Недавняя разработка может стать ступенькой к созданию полностью синтетической клетки, способной к росту и делению. 

Ссылки:  

  1. Хатчисон III C, Чуанг Р. и др. 2016. Дизайн и синтез минимального бактериального генома. Наука 25 Март 2016: Vol. 351, выпуск 6280, aad6253 
    DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad6253   
  1. Пеллетье Дж. Ф., Сан Л. и др. 2021. Генетические требования для деления клеток в геномно минимальной клетке. Клетка. Опубликовано: 29 марта 2021 г. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008 

Раджив Сони
Раджив Сониhttps://www.RajeevSoni.org/
Доктор Раджив Сони (ORCID ID: 0000-0001-7126-5864) имеет докторскую степень. получил степень бакалавра биотехнологии в Кембриджском университете, Великобритания, и имеет 25-летний опыт работы по всему миру в различных институтах и ​​транснациональных корпорациях, таких как The Scripps Research Institute, Novartis, Novozymes, Ranbaxy, Biocon, Biomerieux, а также в качестве главного исследователя в исследовательской лаборатории ВМС США. в открытии лекарств, молекулярной диагностике, экспрессии белков, биологическом производстве и развитии бизнеса.

Подписка на рассылку

Быть в курсе всех последних новостей, предложений и специальных объявлений.

- Реклама -

Самые популярные статьи

Экологичный дизайн для управления теплом в городе

Температура в крупных городах повышается из-за «городских...

Пробиотики недостаточно эффективны при лечении желудочного гриппа у детей

Исследования близнецов показывают, что дорогие и популярные пробиотики могут...
- Реклама -
99,646Поклонникиподобно
66,080ПодписчикиПодписаться
6,298ПодписчикиПодписаться
31ПодписчикиПодписаться