После более чем десяти лет исследований ученые добились значительного прогресса в создании искусственной жизни в лабораторных условиях, успешно объединив финальную хромосому в синтетическом геноме дрожжей (Saccharomyces cerevisiae).
Ученые из Университета Маккуори (Австралия) использовали дрожжи для демонстрации возможностей создания продуктов питания, которые могут сохранять свои свойства в условиях изменения климата или при распространении заболеваний.
Это стало первым случаем создания полного синтетического эукариотического генома, последовавшим за достижениями в работе с более простыми бактериальными организмами. Это демонстрирует, что ученые способны синтезировать более сложные живые системы, например, культуры микроорганизмов, используемых в пищевой промышленности.
«Это знаменательный момент в синтетической биологии», — отмечает молекулярный микробиолог Сакки Преториус из Университета Маккуори. « Этот фрагмент завершает многолетние поиски ученых, занимающихся синтетической биологией ».
Это не подразумевает возможность создания искусственных дрожжей с нуля, однако указывает на то, что генетический код живых дрожжевых клеток может быть полностью изменен. Для реализации этой возможности предстоит значительная работа по совершенствованию и расширению данного процесса.
Аналогия с кодированием также вполне уместна, поскольку исследователям потребовалось значительное время и усилия для отладки 16-й, последней синтетической дрожжевой хромосомы (SynXVI), чтобы геном функционировал корректно.
Для определения и исправления дефектов в хромосоме применялись различные инструменты редактирования генов, включая технологии, основанные на CRISPR. В частности, исследователи стремились модифицировать дрожжи таким образом, чтобы они эффективно использовали глицерин в качестве источника энергии при повышенных температурах, что, по их мнению, могло бы повысить устойчивость дрожжей к неблагоприятным условиям.
Команда также испытывает трудности, связанные с генетическими маркерами, применяемыми для идентификации и отслеживания ДНК в геноме. Важно отметить, что положение этих маркеров критически влияет на функционирование клеток, и их неверное расположение может негативно сказаться на их поведении.
«Мы выявили, что изменение положения генетических маркеров способно влиять на экспрессию значимых генов », — отмечает биолог-синтетик Хью Гоулд из Университета Маккуори.
Данное исследование, являясь частью проекта Sc2.0, не ограничивается лишь модификацией сельскохозяйственных культур. Принципы, используемые в нем, могут быть применены и к фармацевтическим препаратам, а также к материалам с повышенной устойчивостью, что позволит ускорить их производство или улучшить их характеристики.
Наша работа в сфере генной инженерии приобретает все более масштабный характер, что является важной вехой на этом пути. Прогресс во многом определяется развитием технологий и методов, а применение робототехники, доступной в Australian Genome Foundry, имеет критическое значение для данного исследования.
«Создание синтетического генома дрожжей стало значительным прогрессом в развитии инженерной биологии », — это действительно важный момент», — отмечает биолог-синтетик Бриандо Льоренте из Университета Маккуори. «Полученные результаты открывают перспективные направления для создания более эффективных и экологичных методов биопроизводства, начиная от фармацевтики и заканчивая разработкой новых материалов».
Исследование в журнале Nature Communications.