अंतिम GMO: पूरी तरह से कृत्रिम गुणसूत्र के साथ खमीर

यूकेरियोटिक जीव के जीन संशोधन का सबसे बड़े पैमाने पर (मात्रात्मक और गुणात्मक) प्रयोग जारी है।

जर्नल साइंस में प्रकाशित 200 से अधिक वैज्ञानिकों के एक अंतरराष्ट्रीय समूह ने सिंथेटिक यीस्ट प्रोजेक्ट (Sc2.0) के नवीनतम परिणाम, जिनमें से अंतिम लक्ष्य पूरी तरह से सिंथेटिक जीन के साथ बेकर के खमीर का निर्माण करना है। वर्तमान में, 6 गुणसूत्रों को संश्लेषित किया गया है, जो उनके प्राकृतिक समकक्षों को प्रतिस्थापित करते हैं। परिणामी Saccharomyces cerevisiae जीव काफी व्यवहार्य हैं और कई पूर्व निर्धारित जटिल डिजाइन गुण हैं।

यूकेरियोट्स - "सामान्य परमाणु" - जीव जिसमें एक अलग झिल्ली से घिरा हुआ एक अलग अंग में आनुवंशिक सामग्री संलग्न है, - नाभिक। सरल शब्दों में, सभी जीवित चीजें जो बैक्टीरिया नहीं हैं (उनके पास कोई नाभिक नहीं है) यूकेरियोट्स हैं। खमीर एक साधारण व्यक्ति (बस याद रखें कि रोटी और बीयर कैसे बनाई जाती है) और एक बायोटेक्नोलॉजिस्ट दोनों के लिए एक अनुकरणीय यूकेरियोटिक जीव है। तथाकथित मॉडल जीव होने के नाते, खमीर यूकेरियोटिक सेल जीवन की बुनियादी प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए सबसे अच्छा गुण रखता है। आश्चर्य की बात नहीं है, क्रमशः ऐसे अभूतपूर्व हस्तक्षेप के लिए Sc2.0 टीम द्वारा शरीर का चुनाव किया जाता है।

टीम द्वारा घोषित नए जीनोम का मूल डिजाइन सिद्धांत, "वाइल्ड प्रजाति" फेनोटाइप (S288C उप-प्रजाति के प्राकृतिक संस्करण की बाहरी विशेषताओं) को बनाए रखने के बीच एक संतुलन हासिल करना है, प्रेरित जीनोमिक "गतिशीलता" और जीनोमिक अस्थिरता के स्रोतों को हटाने।



क्रोमोसोम को उप-प्रोग्राम के संश्लेषण के लिए नामित किया गया है

जीन को स्वयं संरक्षित करके फेनोटाइप का संरक्षण प्राप्त किया जाता है। उन्होंने कुछ महत्वपूर्ण विशिष्ट समूहों के अपवाद के साथ, गुणसूत्रों पर अपना क्रम और संख्या नहीं बदलने का फैसला किया।

जीनोमिक "गतिशीलता" का प्रेरण SCRaMbLE पुनर्संयोजन प्रणाली के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जो गुणसूत्र क्षेत्रों में फेरबदल करता है जब एक विशिष्ट सिग्नल को रणनीतिक साइटों पर जीनोम में विशेष रूप से पेश किए जाने वाले लॉक्सपसीम क्षेत्रों पर लागू किया जाता है। यह पूरे जीनोम के पैमाने पर वैश्विक, "बड़े" तंत्रों में से एक के अनुकरण को सक्षम करने के लिए संभव बनाता है। उसी समय, वैज्ञानिकों ने मोबाइल तत्वों के रूप में जीनोमिक विकास के ऐसे बड़े पैमाने पर स्रोत को हटाने की कोशिश की, जो कुछ परिस्थितियों में, अप्रत्याशित परिणामों के साथ "कॉपी-पेस्ट" या "कैटप्स्ट" खुद करते हैं। हम कह सकते हैं कि वैज्ञानिकों ने अपने हाथों से संयोग के हाथों से खमीर जीनोम का मैक्रोएवोल्यूशन लिया।

कोड में अन्य बदलावों में ही अलग-अलग नियोक्रोमोसोम में ट्रांसफर आरएनए जीन का आवंटन, कई इंट्रोन्स को हटाना, कोशिकाओं में सिंथेटिक और प्राकृतिक गुणसूत्रों को अलग करने की सुविधा के लिए जीनोम में विशेष टैग को शामिल करना और गुणसूत्र संयोजन को सरल बनाने के लिए विशेष खंडों का समावेश शामिल है। उन क्षेत्रों के बीच की औसत दूरी जो प्राकृतिक से सिंथेटिक जीनोम को अलग करती है - डीएनए के लगभग 400 आधार जोड़े हैं।

संश्लेषण, इसके सभी क्रांतिवाद के लिए, फिर भी खरोंच से नहीं हुआ, लेकिन प्राकृतिक गुणसूत्रों (पदानुक्रमित पुनर्संयोजन) के लिए नए क्षेत्रों को हटाने और संलग्न करने से। प्रक्रिया को गति देने के लिए, अलग-अलग देशों में उप-क्षेत्रों के संश्लेषण के लिए विभिन्न गुणसूत्रों को सौंपा गया था। एक कोशिका में कई कृत्रिम गुणसूत्रों का संयोजन भी पदानुक्रम में होता है।

फेनोटाइपिंग, संरचनात्मक और कार्यात्मक जीनोमिक्स के तरीकों का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिक सिंथेटिक खमीर के सामान्य कामकाज के बारे में आश्वस्त थे। किसी परियोजना की सफलता की निगरानी के लिए इन तरीकों में से एक गुणसूत्रों का संपर्क विश्लेषण है। आधुनिक हाय-सी विधि हमें एक दूसरे के साथ और विभिन्न क्षेत्रों में एक दूसरे के साथ गुणसूत्र संपर्कों की संभावनाओं की गणना करके नाभिक की आंतरिक संरचना का विश्लेषण करने की अनुमति देती है। इस तरह के विज़ुअलाइज़ेशन के तीन-आयामी संस्करण ने स्पष्ट रूप से दिखाया कि कृत्रिम गुणसूत्र, उनके शॉर्टनिंग (इंट्रॉन हटाए जाने) और डिजाइनर आवेषण के बावजूद, उनके प्राकृतिक समकक्षों के समान नाभिक में पदों पर कब्जा कर लेते हैं। नीचे दिए गए चित्रण में, प्रत्येक गुणसूत्र अपनी लंबाई के साथ एक निश्चित बिंदु से लटकी हुई अलग-अलग लंबाई की शाखाओं की एक जोड़ी है - सेंट्रोमियर (ए पर शीर्ष पर सफेद वृत्त)। कृत्रिम गुणसूत्रों को बी, सी, और डी पर रंग में हाइलाइट किया जाता है, विशिष्ट रूप से ए और स्थिति और अभिविन्यास में उनके समकक्षों के अनुरूप होते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह विज़ुअलाइज़ेशन बिलियन कोशिकाओं पर औसतन संभाव्य है, ताकि यह दिखाई देने वाली शाखाओं की "स्थिति" न हो, लेकिन क्वांटम भौतिकी में psi फ़ंक्शन मॉड्यूल के वर्ग के साथ दूर से जुड़ा कुछ है।



असेंबली का काम था और "नीचे से ऊपर", पूर्ण कंप्यूटर सिमुलेशन, बाद के डिबगिंग के साथ अनुभागों के चरण-दर-चरण संश्लेषण के साथ किया जा रहा है। फिलहाल, टीम को गंभीर मूलभूत कीड़े का सामना नहीं करना पड़ा है जो परियोजना की संभावना या डिजाइन के सैद्धांतिक आधार पर सवाल उठाएगा।

सिंथेटिक खमीर परियोजना - आज तक एक जीवित व्यक्ति का सबसे महत्वपूर्ण "निर्माण का कार्य"। खमीर अब न केवल सबसे अधिक अध्ययन किए जाने वाले यूकेरियोट बन जाएंगे, बल्कि फुलक्रैम भी होंगे, जिनके लिए आप बनाकर सीख सकते हैं। इसे लिखने की कोशिश किए बिना जीवन की पुस्तक को शायद ही समझा जा सके।

टीम ने 2017 के अंत तक निकाय की विधानसभा को पूरा करने की योजना बनाई है।