Исследователи ещё на один шаг приблизились к цели создания сложного организма, геном которого был бы спроектирован и собран в лабораторных условиях с нуля. Команда учёных, которая три года назад представила первую в мире функционирующую синтетическую дрожжевую хромосому, теперь добавила к списку ещё пять хромосом. В общей сложности специалисты создали треть генома пекарских дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae. Всё это кардинально расширяет возможности учёных, занимающийся геномной инженерией.
Международный консорциум, состоящий из более чем 200 учёных, который и создал синтетические хромосомы, рассчитывают создать полностью искусственный геном дрожжей к концу 2017 года. Напомним, что вся ДНК этих одноклеточных грибов содержится в 16 хромосомах.
Отметим, что ранее мир уже увидел синтетический геном. Он принадлежал бактерии по «прозвищу» Синтия (Cynthia). В 2010 году всемирно известный генетик и глава собственного института JCVI Крейг Вентер (Craig Venter) создал синтетическую версию бактерии вида Mycoplasma mycoides — одного из простейших организмов на Земле. Для этого он пересадил синтетический геном, запрограммированный учёными, в живую клетку. На удивление организм работал по заданному сценарию и даже размножался.
Но бактерии имеют намного более простой геном, нежели дрожжи. Если рассуждать с точки зрения биологии, то дрожжи ближе по своей природе, скорее, к людям и животным, нежели к бактериям. В отличие от многих микроорганизмов их клетки содержат ядра (одним словом они являются эукариотами). Соответственно, синтезирование генома эукариота – это гораздо более трудная задача.
В 2014 году исследовательская группа под руководством генетика Джефа Буке (Jef Boeke), специалиста по геному дрожжей из Нью-Йоркского университета, смогла реконструировать и воссоздать синтетическую хромосому для дрожжей вида S. cerevisiae. После они заменили одну естественную хромосому в живых дрожжевых клетках на полученную в результате эксперимента. Подобная работа впервые была проделана с организмом эукариотов.
Далее Буке направил каждую из 16 хромосом S. cerevisiae разным командам коллаборации из США, Великобритании, Китая, Сингапура и Австралии. Каждая группа должна была создать функциональную хромосому. Учёные разных стран использовали компьютерные программы для разработки кодов соответствующих хромосом.
И недавно учёные заявили о том, что им удалось создать ещё пять синтетических хромосом. Каждая была собрана из частей, состоящих из 30-60 тысяч «букв» ДНК. Такой подход позволил специалистам «отладить» каждую секцию, по мере её добавления (и поправить случайные ошибки, которые могли закрасться в процессе редактирования).
В результате такой тщательной доработки дрожжевые клетки с новыми синтетическими хромосомами росли так же быстро, как и обыкновенные дрожжи в лабораторных культурах. Исследователи говорят, что состояние модифицированных дрожжей можно смело назвать замечательным.
Сейчас учёные готовятся, пожалуй, к главному эксперименту, в ходе которого намерены поместить все 16 синтетических хромосом в одну клетку.
Если исследователям это удастся (некоторые учёные уверены, что вместо «если» необходимо употреблять слово «когда»), то учёные смогут лучше понять процессы, лежащие в основе существования жизни. «Если вы берёте велосипед, а затем разбираете его до мельчайших деталей, а после собираете заново, то вы узнаёте о нём гораздо больше, чем раньше», — говорит Буке. В ходе такой работы можно будет покопаться в самых скрытых от глаз тайнах жизни, понять, что за что отвечает и как функционирует организм.
Добавим, что такие исследования удовлетворяют не только фундаментальный научный интерес учёных, но и имеют практическую ценность. Синтетические дрожжи можно будет использовать в самых разных областях — в производстве биотоплива, алкогольных напитков и медицинских препаратов.
Источник: http://earth-chronicles.ru/news/2017-03-11-102244
