Ученые разработали первый полностью синтетический геном дрожжей и представили методику его создания.

Международная команда ученых, участвовавшая в проекте Sc2.0 (Synthetic Yeast Genome Project), целью которого было создание первого в мире синтетического генома эукариота, представила детальное руководство по его сборке. В документе изложены как найденные решения, так и сложности, с которыми столкнулись свыше 200 специалистов из десяти исследовательских институтов в процессе реализации проекта.

Проект Sc2.0 был направлен на полное перепроектирование и химический синтез всех 16 хромосом пекарских дрожжей. В процессе работы исследователи устраняли генетически нестабильные элементы, добавляли молекулярные метки для идентификации синтетической ДНК и использовали систему SCRaMbLE для перестройки генов и изучения их роли. В отличие от традиционных методов генной инженерии, которые модифицируют существующие геномы, Sc2.0 впервые позволил создать геном, состоящий из 12 миллионов пар оснований, с нуля.

Хромосомы формировались из крупных участков, включающих тысячи пар оснований, после чего последовательно внедрялись в живые клетки дрожжей. Собственные клеточные механизмы дрожжей использовались для соединения синтетических фрагментов. Несмотря на наличие стандартизированных принципов проектирования, каждая исследовательская группа испытывала схожие трудности.

Источник изображения: img.freepik.com

В руководстве подробно рассматриваются допущенные «ошибки», что должно помочь будущим специалистам в области синтетической биологии не повторять аналогичные ситуации. Небольшие ДНК-маркеры, созданные для скрытности, в некоторых случаях неожиданно оказывались причиной сбоев в работе генов. Некоторые гены, ранее признанные неважными, при их удалении приводили к существенным нарушениям роста. Дрожжи не способны полностью регенерировать митохондриальные геномы, поэтому любое повреждение требовало генетического вмешательства: учёные обнаруживали и устраняли дефект, а затем возвращали здоровые митохондрии посредством тщательного культивирования.

Не пропустите: Совершенно новый внедорожник с 8-ступенчатым «автоматом», который будут выпускать на УАЗе: прототип Sollers SJ9 вышел на испытания

В рамках проекта были созданы и применены инструменты для отладки, включая Pooled PCRtag Mapping, технологию, позволяющую одновременно определять генетические изменения, приводящие к нежелательным эффектам, в сотнях колоний дрожжей, и CRISPR D-BUGS, метод, объединяющий редактирование генов и стратегии отбора.

Приобретенные знания находят применение в актуальных проектах, в том числе в работе над первым в мире набором синтетических хромосом для сельскохозяйственных культур. Этот проект, финансируемый Великобританией, нацелен на создание технологий для разработки синтетических геномов растений. Генная инженерия растений более сложна, чем работа с дрожжами, поэтому синтетические хромосомы растений первоначально создаются в дрожжевых клетках, а затем переносятся в растительные клетки.

DigitalArtSpace

Ученые разработали первый полностью синтетический геном дрожжей и представили методику его создания.

Свежие записи

Пишем о железе, софте и всём, что между ними.