molpit
Login:
Password:
remember
PIT00283 Искусственная бактерия

"Я думаю, что это начало новой эры," - сказал Крэг Вентер агентству «Рейтер» http://goo.gl/La5W1m

Clyde A. Hutchison III, Ray-Yuan Chuang, Vladimir N. Noskov, Nacyra Assad-Garcia, Thomas J. Deerinck, Mark H. Ellisman, John Gill, Krishna Kannan, Bogumil J. Karas, Li Ma, James F. Pelletier, Zhi-Qing Qi, R. Alexander Richter, Elizabeth A. Strychalski, Lijie Sun, Yo Suzuki, Billyana Tsvetanova, Kim S. Wise, Hamilton O. Smith, John I. Glass, Chuck Merryman, Daniel G. Gibson, J. Craig Venter. Design and synthesis of a minimal bacterial genome // Science 351 (6280), aad6253 (2016). DOI 10.1126/science.aad6253

Эта статья есть в открытом доступе. Идея минимального бактериального генома, которая была реализована Крэгом Вентером достойна внимания по многим параметрам. Рекомендую прочесть, чтобы в ближайшее время обсудить в таком порядке.

Сначала текст Даниэль Султанов http://biomolecula.ru/content/1756 Синтетическая жизнь 8/10/2015, затем Петренко Анны http://biomolecula.ru/content/1923 26/3/2016, а затем хороший текст А.В. Маркова на Элементах (28/3/2016).

http://elementy.ru/novosti_nauki/432720/Izgotovlena_bakteriya_s_sinteticheskim_minimalnym_genomom

http://elementy.ru/novosti_nauki?discuss=432720 - комментарии забавны!

Пока редактирую и удаляю глупости ...
25 марта 2016 Маргарита Паймакова, которая не учила биологию в школе, написала "Искусственная бактерия показала, какие гены нужны для существования жизни".

Спустя пять лет после создания первой самовоспроизводящейся синтетической бактериальной клетки, биотехнолог и предприниматель Крейг Вентер вместе со своими коллегами выяснил, что живое существо может жить полноценной жизнью и при этом воспроизводиться, имея в наличии лишь 473 гена. Этот миниатюрный биологический код – наименьший набор генов, встречающийся у каждого существа в природе (это какая-то ошибка Риты).

"Если изъять хотя бы один из этих генов, клетка погибает, – комментирует Вентер. – Мы ожидали, что для жизни пригодны всего 5-10% генов, встречающихся у всех живых существ".

Учёные научного института Вентера Synthetic Genomics Inc. использовали в качестве модели свой первый синтезированный элемент. Клеточная модель, известная как JCVI-syn1.0, обладала набором из 901 гена. То есть почти идентичным существующему в природе геному бактерии вида Mycoplasma mycoides, однако тот микроорганизм имеет короткий генетический код (перепутан ген.код и геном) геном, потому что живёт внутри клетки-хозяина.

"Эти геномы малы не потому, что они примитивны, а потому что развились из клетки, имевшей некогда тысячи генов. Гены были потеряны в результате долгого эволюционного пути, так как организм в них не нуждался", – комментирует биохимик и микробиолог Клайд Хатчинсон (Clyde Hutchison), ведущий автор новой научной работы.

Учёные сначала разработали гипотетический геном, который, по их мнению, кодирует саму жизнь. Они организовали генетический код посегментно, чтобы проверить, какой из сегментов действительно необходим жизни, а какой нет. Задача состояла не в том, чтобы максимально уменьшить количество генов, а в том, чтобы понять, каково минимальное необходимое их количество.

Команда также хотела создать клетку, которая будет способна к оптимальному делению, поэтому в минимальный код было введено ещё нескольких генов. В результате пяти лет работы учёные создали бактерию с самым малым числом необходимых генов. Она получила название JCVI-syn3.0, а генов в ней осталось всего 473. При этом, как оказалось, 149 генов несут неизвестную функцию.
То есть около трети этих генов, необходимых для жизни, кодируют биологические функции, о которых учёные совершенно ничего не знают.

Также оказалось, что некоторые гены, первоначально классифицированные как ненужные, на самом деле ответственны за поддержание функций какого-то другого гена, при этом один ген из пары можно отключить, но оба – нет. Сам Вентер сравнивает это явление с двигателями самолёта – один из них можно отключить, и тогда самолёт долетит до места назначения, но нельзя отключить оба.
Сравнение с самолётом - здесь

http://www.theverge.com/2016/3/24/11299042/minimal-genome-craig-venter-synthetic-life

Команда Вентера также обнаружила, что окружающая среда играет крайне важную роль для создания оптимального кода для жизни. Например, клетки, получающие питательные вещества из фруктозы и глюкозы, непременно должны обладать генами, метаболизирующими оба типа сахаров.

Удаление генов, ответственных за переработку питательных веществ извне, привело к созданию организма, не способного функционировать.

"Мы поняли, что жизнь больше похожа на концерт симфонического оркестра, чем на сольную партию", – провёл ещё одну аналогию Вентер. J. Craig Venter слов на ветер не бросает. Удалось найти оригинал этой цитаты (см внизу поста).

Исследователи полагают, что разрабатываемые в лаборатории синтетические клетки могут быть использованы не только для изучения необходимых для роста и деления генов, но и могут найти применение в самом широком спектре областей, от медицины до промышленности, в том числе биохимии, биотопливе, питании и сельском хозяйстве.

По мнению Вентера, в дальнейшем можно будет проектировать и синтезировать организмы по желанию, добавляя каждому конкретные функции. Создание искусственных геномов может в будущем конкурировать с технологией генетического редактирования, уверен учёный.
Подробнее об этом здесь

http://blogs.forbes.com/matthewherper/people/wheatlessinseattle/page/2/

J. Craig Venter http://goo.gl/La5W1m сказал так: "Life is much more like a symphony orchestra than a piccolo player. And we're applying the same philosophy now to our analysis of the human genome, where we're finding most human conditions are affected by variations across the entire genome rather than a single gene".

Рисунки из Science с подписями Маркова воспроизвожу здесь для удобства чтения статьи на Элементах с использованием клавиш Alt+Tab для переключения.

рис1 (44Кб)
Рис. 1. Группа бактерий JCVI-syn3.0 с синтетическим минимальным геномом, содержащим всего лишь 473 гена — меньше, чем у любого другого самостоятельно размножающегося организма. Изменчивый размер клеток — одна из отличительных черт нового микроба. Длина масштабного отрезка — 200 нм. Фото из обсуждаемой статьи в Science.

рис2 (53Кб)
Рис. 2. Слева — технология изготовления минимального генома - цикл «Дизайн — Сборка — Тестирование» (Design — Build — Test). Геномные тексты проектируются на компьютере (Design), затем изготавливаются синтетические короткие фрагменты — олигонуклеотиды (Synthesis), из которых при помощи сложного многоступенчатого процесса собирается целый геном (Construction). Этот геном размножается в дрожжевых клетках (Cloning), выделяется в чистом виде (Isolation) и добавляется в культуру клеток Mycoplasma capricolum, некоторые из которых заглатывают эти геномы (Transplantation), а потом делятся, передавая части своих потомков только синтетический геном. Остается проверить, будут ли такие потомки жизнеспособными и оценить скорость их размножения (Outgrowth). Справа — исходный геном syn1.0 (внешнее кольцо) и изготовленный на его основе минимальный геном syn3.0 (внутреннее кольцо). Изображение из обсуждаемой статьи в Science.

рис3 (72Кб)
Рис. 3. Внешний вид колоний syn1.0 и syn3.0. В жидкой среде клетки syn1.0 плавают по отдельности (вверху слева), тогда как syn3.0 оседают на дно (вверху справа), где образуют биопленки с нитчатыми многоклеточными структурами (белые стрелки) и непонятными крупными пузырями (черные стрелки). Для клеток syn3.0 также характерен большой диапазон изменчивости по размеру (внизу). Длины масштабных отрезков - 10 мкм (верхние фотографии) и 1 мкм (нижние фотографии). Изображение из обсуждаемой статьи в Science.

Для русскоязычных читателей рекомендую посмотреть

https://ru.wikipedia.org/wiki/Искусственный_геном Вики до 2010 года

http://www.nkj.ru/archive/articles/18841/ кхн О. Белоконева НАУКА И ЖИЗНЬ

https://m.nkj.ru/news/28446/ Кирилл Стасевич

https://m.nkj.ru/news/27364/ etc.

Сегодня и завтра буду готовить лекцию на эту тему.

http://www.syntheticgenomics.com/ - Synthetic Genomics, Inc..html

Peter Belobrov 26 Mar 2016 02:40
© International Open Laboratory for Advanced Science and Technology — MOLPIT, 2009–2021