The Ultimate GMO: Ragi dengan Kromosom Sepenuhnya Buatan

Eksperimen modifikasi gen yang paling besar (kuantitatif dan kualitatif) terus dilakukan.

Sekelompok internasional lebih dari 200 ilmuwan yang diterbitkan dalam jurnal Science hasil terbaru dari Proyek Ragi Sintetis (Sc2.0) , tujuan utamanya adalah untuk membuat ragi roti dengan genom yang sepenuhnya sintetis. Saat ini, 6 kromosom telah disintesis, yang menggantikan rekan alami mereka. Organisme Saccharomyces cerevisiae yang dihasilkan cukup layak dan memiliki beberapa sifat desain kompleks yang telah ditentukan.

Eukariota - "nuklir normal" - organisme di mana bahan genetik tertutup dalam organel terpisah, dikelilingi oleh membran membran, - nukleus. Dalam istilah yang disederhanakan, semua makhluk hidup yang bukan bakteri (mereka tidak memiliki nukleus) adalah eukariota. Ragi adalah organisme eukariotik yang patut dicontoh untuk orang biasa (ingat saja bagaimana roti dan bir dibuat) dan untuk seorang ahli bioteknologi. Menjadi organisme model yang disebut, ragi memiliki sifat terbaik untuk mempelajari proses dasar kehidupan sel eukariotik. Tidak mengherankan, masing-masing, adalah pilihan tubuh oleh tim Sc2.0 untuk intervensi yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Prinsip desain dasar genom baru, dinyatakan oleh tim, adalah untuk mencapai keseimbangan antara mempertahankan fenotip "spesies liar" (karakteristik eksternal dari varian alami dari subspesies S288C), memperkenalkan "motilitas" genom yang diinduksi dan menghilangkan sumber ketidakstabilan genomik.



Kromosom yang ditunjuk untuk sintesis sub-perintah

Konservasi fenotip dicapai dengan melestarikan gen itu sendiri. Mereka memutuskan untuk tidak mengubah urutan dan angka pada kromosom, dengan pengecualian pada kelompok tertentu yang penting.

Induksi "mobilitas" genom dicapai melalui sistem rekombinasi SCRaMbLE, yang mengocok daerah kromosom ketika sinyal spesifik diterapkan ke daerah loxPsym yang secara khusus dimasukkan ke dalam genom di lokasi strategis. Hal ini memungkinkan untuk mengaktifkan simulasi salah satu mekanisme evolusi global “besar” pada skala seluruh genom. Pada saat yang sama, para ilmuwan mencoba untuk menghapus sumber evolusi genomik skala besar seperti elemen bergerak, yang, dalam kondisi tertentu, "menyalin-menempel" atau "catpast" sendiri dengan hasil yang tidak terduga. Kita dapat mengatakan bahwa para ilmuwan mengambil evolusi makro dari genom ragi dari tangan kebetulan menjadi milik mereka.

Perubahan lain pada kode itu sendiri termasuk alokasi transfer gen RNA ke neochromosom yang terpisah, penghilangan banyak intron, dimasukkannya tag khusus dalam genom untuk kenyamanan membedakan kromosom sintetik dan alami dalam sel, dan dimasukkannya bagian khusus untuk menyederhanakan perakitan kromosom. Jarak rata-rata antara daerah yang membedakan gen sintetis dari yang alami kecil - sekitar 400 pasang basa DNA.

Sintesis, untuk semua revolusionismenya, bagaimanapun tidak terjadi dari awal, tetapi dengan menghilangkan dan menempelkan daerah-daerah baru pada kromosom alami (rekombinasi hierarkis). Untuk mempercepat proses, kromosom yang berbeda ditugaskan untuk sintesis sub-perintah di berbagai negara. Perakitan beberapa kromosom artifisial dalam satu sel juga terjadi secara hierarkis.

Dengan menggunakan metode fenotip, genomik struktural dan fungsional, para ilmuwan yakin fungsi normal ragi sintetis. Salah satu metode untuk memantau keberhasilan suatu proyek adalah analisis kontak kromosom. Metode Hi-C modern memungkinkan kita untuk menganalisis struktur internal nukleus dengan menghitung probabilitas kontak kromosom satu sama lain dan dengan satu sama lain di daerah yang berbeda. Versi tiga dimensi dari visualisasi semacam itu dengan jelas menunjukkan bahwa kromosom buatan, terlepas dari pemendekannya (intron dihilangkan) dan sisipan perancang, menempati posisi dalam nukleus yang serupa dengan rekan alami mereka. Dalam ilustrasi di bawah ini, setiap kromosom adalah sepasang cabang dengan panjang berbeda tergantung dari titik tertentu di sepanjang panjangnya - centromere (lingkaran putih di atas pada A). Kromosom artifisial yang disorot dalam warna pada B, C, dan D umumnya secara unik sesuai dengan rekan-rekan mereka pada posisi dan orientasi A. Perlu dicatat bahwa visualisasi ini justru merupakan probabilitas rata-rata lebih dari milyaran sel, sehingga itu bukan "posisi" dari cabang-cabang yang ditunjukkan, tetapi sesuatu yang terkait dengan kuadrat modul fungsi psi dalam mekanika kuantum.



Pekerjaan perakitan sedang dan sedang dilakukan "dari bawah ke atas", dengan pemodelan komputer lengkap, sintesis langkah demi langkah dari bagian-bagian dengan debugging berikutnya. Saat ini, tim belum menemukan bug mendasar yang serius yang akan mempertanyakan kemungkinan proyek atau dasar teori desain.

Proyek Ragi Sintetis - "tindakan penciptaan" yang paling signifikan dari seorang yang hidup hingga saat ini. Ragi sekarang akan menjadi tidak hanya eukariota yang paling banyak dipelajari, tetapi juga titik tumpu, berkat yang dapat Anda pelajari dengan membuat. Buku kehidupan hampir tidak dapat dipahami tanpa berusaha menulisnya.

Tim berencana untuk menyelesaikan perakitan tubuh pada akhir 2017.