Новое достижение синтетической биологии: завершено создание еще пяти хромосом дрожжей - Гранит науки - 2017-04-25

Международный консорциум «Синтетические дрожжи 2.0», Synthetic Yeast 2.0 (Saccharomyces cerevisiae c 2.0), объединяющий около 200 исследователей из четырех стран, опубликовал на прошлой неделе в журнале Science серию из семи статей, в которой представлен эффективный метод синтеза значительной части дрожжевого генома. Пять новых синтетических хромосом – это 30-процентное замещение генетического материала пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Работа ученых под руководством Джефа Бёке (Jef Boeke) из Медицинского центра Лангон при Нью-Йоркском университете (New York University’s Langone Medical Center) включает анализ трехмерной структуры некоторых из синтетических хромосом. В 2014 году Бёке и другая группа исследователей сообщили о синтезе первой эукариотической хромосомы, и это было большое достижение, потому что эукариоты –организмы, у которых большая часть генетического материала находится в оформленном ядре, тогда как бактерии, чья хромосома была самой первой ласточкой синтетической биологии, ядра не имеют и стоят на низшей ступени эволюции.

Первая эукариотическая хромосома тоже была дрожжевой, дрожжи – удобная модель молекулярных биологов, а потому хорошо изученный объект. В проекте «Синтетические дрожжи 2.0» была создана программа моделирования различных вариантов структуры хромосом с различными вариантами манипуляций генетическим материалом, включая удаление кодона - трехбуквенной кодирующей единицы ДНК – определенного типа и удаление повторяющихся последовательностей. Кроме того, авторы перенесли кусок ДНК, состоящий из одного миллиона пар оснований, с синтетической 12-й хромосомы на другие дрожжевые хромосомы, показав таким образом, что замена большого кластера генов вполне возможна и не вредит клетке.

Подход, применяемый в проекте «Синтетические дрожжи 2.0», состоит в том, что создание новой хромосомы начинается с синтеза коротких последовательностей приблизительно в 750 пар оснований ДНК, которые постепенно состыковываются друг с другом in vitro до сегментов ДНК протяженностью в 50-60 тысяч пар оснований, и эти сегменты в естественном процессе рекомбинации - обмена генетическим материалом путем разрыва и соединения – встраиваются в существующие хромосомы живых дрожжевых клеток.

Замена шести из 16 природных хромосом на их синтетические аналоги, по словам авторов, никак не повлияла на рост почкующихся дрожжей. Не очень изменилась от внесения модифицированных и синтетических хромосом и пространственная организация генома S. cerevisiae. Как отмечает издание The Scientist, сборка хромосом «с нуля» позволяет ученым оценить степень влияния геномной организации на биологию клетки. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».