Созданы дрожжи с частично видоизмененным геномом - Гранит науки - 2011-09-28

Новости синтетической биологии: созданы дрожжи с частично видоизмененным геномом – это первый подобный опыт на организмах, чьи клетки, в отличие от бактерий, имеют ядра и прочие специализированные структуры.

Организмы с клеточным ядром, эукариоты, среди которых различают царства растений, животных и грибов, эволюционно более продвинуты, чем безъядерные прокариоты. Первый успех синтетической биологии – создание в прошлом году искусственного генома для микроорганизма Mycoplasma mycoides – был ограничен относительно малыми размерами привносимой ДНК, что связано с малыми размерами самой бактериальной клетки-реципиента. У эукариот клетки крупнее, да и генетический материал организован в настоящие хромосомы. В середине сентября журнал Nature (advanced online publication, 14 September 2011) опубликовал сообщение группы биологов Медицинского факультета Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University School of Medicine) в Балтиморе, штат Мэриленд, которые видоизменили два хромосомных сегмента в геноме пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Изменения затронули 1% генома, состоящего из 12 миллионов пар оснований, которые принято называть «буквами» ДНК. Для «редактирования» дрожжевых хромосом была создана встроенная генетическая система, с помощью которой можно направленно удалять и перетасовывать гены с той или иной научно-практической целью, например, в процессе создания новых лекарств биологического происхождения.

Группе под руководством Джефа Боека (Jef Boek) – авторам публикации в Nature удалось создать синтетические геномные сегменты благодаря тому, что упомянутая система редактирования ДНК «умела», в частности, удалять имеющиеся на ней повторяющиеся последовательности, которые дестабилизируют геном. При этом к ДНК прикреплялись «ярлычки», позволяющие отличать синтетический сегмент хромосомы от собственного, исконно дрожжевого. Действие искусственного «редактора» ДНК состоит в том, что в геном привносятся короткие фрагменты, служащие местами связывания специфических ферментов, которые, будучи активированными, могут удалять гены или переставлять их местами. Таким образом, в каждом избранном хромосомном сегменте экспериментаторами было в среднем изменено до 17% последовательности. Но на этом они не остановились. Отредактированные описанным образом сегменты были синтезированы in vitro и затем внесены в живые дрожжевые клетки, заменив собой соответствующий участок естественного генома. Дальнейшие исследования показали, что полученные полусинтетические штаммы пекарских дрожжей нормально росли, образовывали колонии и имели нормальную генную активность. Запуская встроенную генетическую программу-редактор путем активации нужного фермента, ученые получали мутантные штаммы с измененной скоростью роста, чувствительностью к лекарственным препаратам, температурной чувствительностью, способностью к использованию источников углерода и реакцией на стрессовые условия. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».