Beş yeni sentetik maya kromozomu toplandı

NYU Langone genetik uzmanı Jef Boeke'nin (Doktora) ve 200'den fazla yazardan oluşan bir ekip tarafından yayınlanan yayınlar, Sentetik Maya Projesinden (Sc2.0) en yeni yayınlardır.Bu uluslararası konsorsiyum, bu yılın sonuna kadar tek hücreli mikroorganizma Baker's maya ( S. cerevisiae ) için 16 kromozomun sentetik versiyonlarını (DNA içeren yapıları) tasarlamayı ve inşa etmeyi umuyor .

Bilim adamları, bilgisayar programcıları gibi, hastalığı önleme, ilaç üretme ya da besinleri daha besleyici hale getirme umuduyla insan, bitki, bakteri veya maya kromozomlarına sentetik DNA şeritleri ekler veya bunlardan çıkarırlar. Baker mayası, önemli bir araştırma modeli olarak uzun süredir görev yapmış, çünkü hücrelerindeki hücreler, insan hücreleri ile birçok özelliğe sahiptir; ancak daha basit ve daha kolay çalışılmaktadır.

NYU Langone Enstitüsü Sistem Genetiği Direktörü Boeke, "Bu çalışma, tıpta ve endüstride karşılanmayan ihtiyaçları karşılamak için sentetik genomların tasarımcısı tamamlama aşamasını belirliyor" diyor. "Herhangi bir başvurunun ötesinde, kağıtlar, yeni yaratılmış sistemlerin ve yazılımların, canlı hücrelerdeki kromozomları yeniden programlayarak genetik makinenin doğası hakkındaki temel soruları cevaplayabileceğini onayladı."

Mart 2014'te Sc2.0, DNA kodunu oluşturan kimyasal birimler olan 272.871 baz çiftinden oluşan ilk sentetik maya kromozomunu (sentetik kromozom 3 veya synIII) ​​başarıyla bir araya getirdi. Yeni makale dizisi, sentez mayası kromozomlarının synII, synV, synVI, synX ve synXII'nin ilk montajını anlatan beş gözden geçirme ve genel bir bakıştan oluşuyor. Yedinci bir makale, hücre çekirdeğinde sentetik kromozomların 3D yapılarına ilk bakışını sağlar.

Sc2.0'da geliştirilen birçok teknoloji, önümüzdeki on yılda insan ve bitki kromozomlarının (genomları) eksiksiz sentezini amaçlayan ilgili bir girişim olan GP-yazmanın temelini oluşturmaktadır. GP-write, sonraki toplantısını 9-10 Mayıs 2017 tarihlerinde New York'ta gerçekleştirecek.

Küresel Üretim

Bir maya kromozomunu sentezlemeye başlamak için araştırmacılar ilk önce binlerce değişikliği planlamalı ve bazıları hızlı, yüksek güçlü bir evrimle kromozom parçaları etrafında dolaşmalarını sağlamalıdır. Diğer değişiklikler geçmiş çabalarla işlevsel bir role sahip olma ihtimali düşük bulunan DNA kodunun alanlarını kaldırır. Değiştirilmiş maya suşlarının kütüphaneleri daha sonra hangisinin en kullanışlı özelliklerine sahip olduğunu görmek için taranabilir.

Yapılan düzenlemelerle ekip, düzenlenmiş, sentetik DNA dizilerini, daha büyük parçalara, sonunda hücreler makinesinin kromozomu inşa etmeyi bitirdiği maya hücrelerine sokmaya başlar. Mevcut kağıt evrelerinde ele geçirilen önemli bir yenilik bu son adımı içermektedir.

Daha önce, araştırmacılar bir sonraki kere çalışmaya başlayabilmeleri için bir kromozom inşa etmeyi tamamlamışlardı. Süreçleri yavaşlatan ve maliyeti artıran Boeke, sıralı gereksinimlerin darboğazları olduğunu söylüyor. Mevcut kağıt evrakları sentetik kromozomların "paralelleştirilmesi" için çeşitli çabalar içeriyor.

Dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlar mayaların suşlarında farklı parçaları sentezledi ve daha sonra yalnızca bütün bir sentetik kromozom ile değil, birden fazla olan mayayı hızla üretmek için çiftleşti (çaprazlandı). Özellikle, NYU Langone'daki Boeke'nin laboratuarında doktora sonrası çalışan, yazar Leslie Mitchell'in liderliğinde hazırlanan bir bildiride, üç sentetik kromozom içeren bir suşun yapımı anlatıldı.

Mitchell, "Adımlar birçok yerelde aynı anda başarılabilir ve sonunda küresel bir süper bilgisayar oluşturmak için dizüstü bilgisayar ağlarını oluşturmak gibi bir araya getirilebilir" diyor Mitchell.

Yol boyunca küresel ekip bir takım yenilikleri gerçekleştirdi ve maya biyolojisini daha iyi anlamaya geldi. Örneğin, Tsinghua Üniversitesi'nden bir ekip, altı ekibin sentetik kromozom XII (synXII) parçaları üzerine inşa etmesi ve daha sonra bir milyon baz çifti (bir megabase) uzunluğunda bir nihai molekül haline getirilmesi için bir çaba harcadı. Şimdiye kadarki en büyük sentetik kromozom, bir insan genomu molekülü oluşturmak için ihtiyaç duyulacak olanın 1 / 3.000'i kadar yeni teknikler gerekecektir.

Buna ek olarak, deneyler mayanın genomlarında onları öldürmeden ciddi değişiklikler yapılabileceğini gösterdi, diyor Boeke. Örneğin, maya soyları, DNA kodlarının kesitlerinin bir kromozomdan diğerine taşınması veya maya türleri arasında çok az etkiye sahip olduğu taktirde deneylerden sağ kurtuldu. Genetik olarak esnek (plastik) organizmalar gelecekteki uygulamalar için gerekli olabilecek dramatik mühendislik için iyi platformlar oluşturmaktadır.

ABD (NYU Langone, Johns Hopkins), Çin (Tianjin, Tsinghua), Fransa (Institut Pasteur, Sorbonne Universités) ve İskoçya (Edinburgh) da dahil olmak üzere birçok ülkede on yeni üniversitenin yazarlarının yazarları vardı; Önde gelen Çin genom organizasyonu olan BGI, ABD / Çin merkezli Genescript ve WuXi Qinglan Biotechnology, Inc.

Çin'deki Tianjin Üniversitesi'nde Kimya Mühendisliği ve Teknolojisi Okulu tarafından yönetilen, SynV sentezini açıklayan kağıt, sınıf öğrencilerine "Build-a-Genome Çin" in bir parçası olarak dikkat çekicidir; Boeke'nin NYU Langone'a gelmeden önce çalıştığı Johns Hopkins'de Birleşik Devletler. Boeke, "kromozomlarla birlikte yeni nesil sentetik biyologlar oluşturan" ortaya çıkan küresel bir "kromozom dökümhanesi" ağı grubunun bir parçası.

Boeke ve Mitchell'e ek olarak, mevcut çalışmaların başkan organizatörleri arasında Tianjin Üniversitesi'nden Ying-Jin Yuan, Tsinghua Üniversitesi'nden Junbiao Dai, Johns Hopkins'den Joel Bader, Institut Pasteur'da Romain Koszul, Edinburgh Üniversitesi'nden Yizhi Cai ve BGI'da Huanming Yang. ABD çalışmaları temelde Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklendi. Diğer önemli finansman kaynakları, Çin Ulusal Yüksek Teknoloji Araştırma ve Geliştirme Programı, Çin Halk Cumhuriyeti Bilim ve Teknoloji Bakanlığı, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, İngiltere Biyoteknoloji ve Biyolojik Bilimler Araştırma Konseyi ve ERASynBio'dur.