Ново изследване, публикувано в Nature Communications, предполага, че синтетичната биология би могла да помогне за по-добро характеризиране на сложните микробни общности, отключвайки техния потенциал за индустриални и медицински биотехнологии.
Съобществата микроорганизми контролират много от най-важните екологични процеси на Земята. Например фотосинтезиращите океански микроби произвеждат най-малко 50 % от кислорода в света, съобществата бактерии по корените „фиксират“ азота от атмосферата, за да го направят достъпен за растенията, а микробните общности в стомаха на селскостопанските животни им позволяват да разграждат трудно смилаемата целулоза от растителната им диета.
„Повечето от тези микроби е трудно да се отглеждат и изследват в лаборатория и през по-голямата част от научната история са били един вид „биологична тъмна материя““, разказва съавторът д-р Том Уилямс (Tom Williams), асоцииран изследовател от Центъра ARC за постижения в областта на синтетичната биология и научен сътрудник от Университета Маккуори.
С появата на съвременните технологии за секвениране на ДНК стана възможно да се изследват тези сложни микробни общности чрез сравняване на техните ДНК последователности с тези на други характеризирани видове в бази данни, област, наречена метагеномика.
„Mетагеномиката даде безпрецедентна представа за структурата и функцията на микробната общност, но има две основни ограничения. Първо, трудно е да се определи окончателно функцията на определени гени и геноми, идентифицирани от секвенирането на ДНК в околната среда, без тестването им в лаборатория. Второ, метагеномите, които стоят в основата на културни микробни общности, не могат да бъдат използвани от биотехнологиите“, обяснява д-р Уилямс.
„Ние предполагаме, че някои от ограниченията на метагеномиката могат да бъдат преодолени с помощта на синтетичната биология, където секвенираните метагеноми могат да бъдат съживени в лабораторен микроб с помощта на мащабен ДНК синтез. Като теоретичен пример за изследване, ние изследвахме възможността за повторно създаване на функциите на микроорганизми, които присъстват във ферментационната среда на виното в рамките на един вид винени дрожди".
Това би позволило по-прецизен контрол и разбиране на винените ферментации и би осигурило инструменти и рамки за синтезиране и създаването на живи по-сложни метагеноми на околната среда.
Понастоящем синтезът на ДНК е твърде скъп, за да позволи синтез на голям метагеном, но тъй като разходите намаляват с новите технологии, синтетичната метагеномика ще се превърне в осъществима перспектива.
„В крайна сметка синтетичната метагеномика може да се превърне в нова научна област, която не само хвърля светлина върху микробната тъмна материя, но и отключва потенциала й за приложение в индустриалните и медицинските биотехнологии“, отбелязва д-р Уилямс.
Справка: “Seeding the idea of encapsulating a representative synthetic metagenome in a single yeast cell” by Ignacio Belda, Thomas C. Williams, Miguel de Celis, Ian T. Paulsen and Isak S. Pretorius, 11 March 2021, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-021-21877-y
Източник: Using Synthetic Biology To Shed Light on “Biological Dark Matter”, Macquarie University
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари