За първи път в генното инженерство учени успяват да създадат едноклетъчен синтетичен организъм, който расте и се дели подобно на нормална клетка, имитирайки аспекти от цикъла на клетъчното делене и генерира здрав клетъчен живот.
Постижението, демонстрирано в конструирана едноклетъчна бактериоподобна форма на живот, наречена JCVI-syn3A, е резултат от десетилетия на геномно секвениране и анализ на учени изследващи ролите, които отделните гени играят в живите същества.
„Нашата цел е да разберем функцията на всеки ген, за да можем да разработим пълен модел за това как работи клетката“, разказва биофизикът Джеймс Пелетие (James Pelletier) от Масачузетския технологичен институт (MIT) и Националния институт за стандарти и технологии (NIST).
Макар корените на тази работа да могат да се проследят до 90-те години на миналия век, последните успехи са достигнати през този век, като изследователите през 2003 г. успешно синтезираха малък вирус, заразяващ бактерии.
Това доведе до нов пробив през 2010 г., когато учените от института J. Craig Venter (JCVI) в Мериленд проектират първата синтетична бактериална клетка, наречена JCVI-syn1.0. Това първият организъм на Земята с изцяло синтетичен геном, проектиран като е отстранена естествената ДНК от бактерията Mycoplasma mycoides.
Няколко години по-късно екипът прави още една крачка напред, създавайки нов вид бактерии в лабораторията с генетичен код, по-малък от който и да е в природата.
Този организъм, наречен JCVI-syn3.0, притежава общо 473 гена - по-къс от всеки известен самоподдържащ се жив организъм в природния свят.
Но докато миниатюризираният генетичен инструментариум на JCVI-syn3.0 му позволява да се увековечи чрез клетъчно делене, той прави това по необичаен начин, като създава "поразителна морфологична вариация" в новите клетки, които създава, проявяващи се в различни форми и размери.
Кредит: Genetic requirements for cell division in a genomically minimal cell, James F. Pelletier et al.
Сега членовете на същия изследователски екип са измислили начин да предотвратят появата на тези странни морфологии, с ново модифициран вариант на JCVI-syn3.0, известен като JCVI-syn3A.
С добавянето на 19 гена, които не присъстват в JCVI-syn3.0, новомодифицираният JCVI-syn3A е в състояние да претърпи клетъчно делене по по-нормален и последователен начин, със значително по-малко морфологични вариации от показаните от JCVI-syn3.0.
JCVI-syn3A расте и се дели под светлинен микроскоп. Кредит: NIST / MIT
Въпреки няколкогодишната работа за това постижение, все още има много мистерия, скрита в тези гени.
Например, докато JCVI-syn3A има 19 нови гена, се смята, че само 7 гена играят роля в това, процесите на клетъчното му делене да протичат по-нормално. И от тези седем само два гена - наречени ftsZ и sepF - имат ясно определени функции.
Точно как останалите пет задължително допринасят за морфологичната съгласуваност на JCVI-syn3A, остава неизвестно, но едно е сигурно: този мъничък геном сега представлява новият стандарт за експерименти, който може да помогне да се разбере какво правят тези гени в организмите.
"JCVI-syn3A по този начин предлага завладяващ минимален модел за бактериалната физиология и платформа за инженерна биология като цяло", обясняват изследователите в своя доклад.
Или, казано по друг начин, както казва лидерът на Cellular Engineering Group на NIST Елизабет Стрихалски (Elizabeth Strychalski):
"Искаме да разберем основните конструктивни правила на живота. Ако тази клетка може да ни помогне да открием и разберем тези правила, тогава можем да започнем състезанието".
Справка: Genetic requirements for cell division in a genomically minimal cell
James F. Pelletier, Lijie Sun, Kim S. Wise, Ray-Yuan Chuang, John I. Glass, Elizabeth A. Strychalski,
Published:March 29, 2021 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008
Източник: Scientists Built an Artificial Cell That Grows And Divides Like a Natural One, ScienceAlert
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари