Поиск

Полусинтетические организмы

Что такое полусинтетический организм?

Как общество, мы сталкиваемся в современном мире с разнообразными проблемами. Синтетическая биология является развивающейся областью, которая пытается разрешить эти проблемы на уровне генома, и исследователи в этой области расширяют границы, в которых можно использовать белки и процессы.

Один из последних этапов, которые должны быть достигнуты в рамках исследований – изобретение полусинтетических организмов. Но что такое полусинтетический организм?


Полусинтетические организмы

Полусинтетический организм – это организм, прошедший генетическую модификацию (обычно это бактерия, например, E.Coli), при которой в его геном была вписана неестественная генетическая информация.

ДНК – это сложная молекула, в которой закодировано все в организме. От самых маленьких белков до крупных органов и даже некоторых поведенческих реакций, все части и мелочи в организме строятся на основании генетически заложенной информации.

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) состоит из нуклеотидов (которые, в свою очередь, состоят из нуклеозидов, связанных с фосфатными группами). В природе существуют четыре вида нуклеотидов: Аденин, Гуанин, Цитозин и Тимин. Эти пары оснований дополняют друг друга и образуют специфические, идеально соответствующие друг другу формы.

В состав РНК входит пятый, специфичный для него нуклеотид, Урацил (U). В ДНК Урацил заменяется Тимином.

Нуклеотиды сочетаются друг с другом в базовые пары исключительно следующим образом:

· Аденин с Тимином

· Цитозин с Гуанином

Несмотря на то, что в природе существуют только эти две базовых пары, их комбинации в масштабе целого генома могут содержать значительное количество информации. Таким образом, можно прийти к выводу, что большее количество базовых пар позволяет закодировать больший объем информации.


Это направление является новым в области генной инженерии и синтетической биологии, и открывает возможность создавать новые протеины, лекарства, биотопливо, а также прочие полезные вещества, которые не существуют в природе.


Синтетическая биология: новые горизонты

Исследования, проведенные группой ученых под руководством Йорка Чжана (Yorke Zhang) из химического факультета Института Скриппса, Калифорния, которые были опубликованы в журнале Nature в 2017 году, описывают впервые созданный стабильный синтетический организм с двумя дополнительными нуклеотидами -X и -Y.

На основании исследований 2014 года, в ходе которых тот же коллектив ученых внедрил синтетическую базовую пару в модифицированную форму бактерии E. Coli, было доказано, что подобный организм может существовать и быть достаточно жизнеспособным для последующего развития.

Тем не менее, основным камнем преткновения для исследователей была проблема стабильности, поскольку в результате клеточного деления полусинтетический организм со временем терял способность поддерживать существование искусственных нуклеотидов. Используя для обхода этой проблемы усовершенствованные методы инженерии, ставшие возможными благодаря применению CRISPR-Cas9, оптимизированной -Y -молекулы и нового переносчика нуклеотидов, исследователи разрешили эту проблему.

Полусинтетический организм оказался способен воспроизводить и транслировать неестественные нуклеотиды -X и -Y так же эффективно, как и природные нуклеотиды A, C, G и T. Посредством нового процесса создания, стало возможно синтезировать неканонические аминокислоты (ncAA).

Вновь созданный организм представляет собой первый этап развития этой новой, поразительной технологии. Учитывая, что организм был создан с двумя искусственными нуклеотидами, исследователи предположили, что будущие полусинтетические организмы смогут использовать дополнительные искусственные базовые пары (UBPs), что в геометрической прогрессии увеличивает возможности для новых биологических процессов.


Полусинтетические организмы: будущее биотехнологии?

Синтетическая биология – это новое, передовое направление в развитии наук о жизни, которая привлекала внимание исследователей в последние десять лет. С появлением синтетических нуклеотидов, способных соединяться как друг с другом, так и с другими встречающимися в природе парами нуклеотидных оснований, возможности для таких отраслей, как разработка лекарств, экологическая инженерия и генная инженерия, становятся безграничными.

Появление полусинтетических организмов может изменить правила игры в тех сферах, которые мы считаем наиболее проблемными для современного общества, например, изменения климата и устойчивость к антибиотикам.


Источники

Zhang, Y et al. (2017) A semi-synthetic organism that stores and retrieves increased genetic information, Nature vol. 551, pgs. 644–647 https://doi.org/10.1038/nature24659

Malyshev, D.A et al. (2014) A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet, Nature vol. 509, pgs. 385–388 https://doi.org/10.1038/nature13314


Материалы сайта News Medical.

Режим доступа: https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-a-Semi-synthetic-Organism.aspx

Просмотров: 1
Обратная связь: firefly.sciencemagazine@gmail.com
  • Facebook
  • Twitter
  • YouTube
  • Vkontakte Social Иконка
  • Instagram

 Copyright © "Светлячок" 2019 Все права защищены

Любое использование либо копирование материалов или подборки материалов сайта, элементов дизайна и оформления допускается лишь с разрешения правообладателя и только со ссылкой на источник: www.firefly24.net