5 โครโมโซมยีสต์สังเคราะห์ที่สร้างขึ้น

{h1}

นักวิทยาศาสตร์เพิ่งประกาศว่าพวกเขาได้แทนที่โครโมโซมห้าตัวในยีสต์ธรรมชาติด้วยเวอร์ชันสังเคราะห์

โลกอยู่ใกล้ขั้นตอนเดียวกับสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ใหม่

นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างโครโมโซมยีสต์สังเคราะห์ห้าตัวและวางไว้ในเซลล์ยีสต์ โครโมโซมประกอบด้วยตัวอักษรปกติหรือคู่เบสที่ประกอบกันเป็น DNA แต่ลำดับนั้นแตกต่างจากที่พบตามธรรมชาติในยีสต์เล็กน้อย

โครโมโซมใหม่สามารถช่วยตอบคำถามทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานเช่นจุดประสงค์ของส่วนของ DNA ที่ไม่ได้รหัสสำหรับยีนคืออะไร พวกเขายังมีประโยชน์สำหรับการผลิตยาเช่นแอนติบอดีมะเร็งในระดับสูง Joel Bader ผู้ร่วมเขียนการศึกษาด้านชีวสารสนเทศศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Johns Hopkins ในบัลติมอร์กล่าว

การค้นพบนี้ตีพิมพ์ในวันนี้ (9 มีนาคม) ในวารสาร Science ในเอกสารเจ็ดฉบับ [เปิดเผยจีโนมของมนุษย์: ความสำเร็จระดับโมเลกุล 6 ระดับ]

สร้างจีโนม

ในปี 2010 นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการสร้างสิ่งมีชีวิตแรกด้วยจีโนมสังเคราะห์ที่สมบูรณ์ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่เรียกว่า Mycoplasma mycoides. ห้องปฏิบัติการอื่น ๆ ได้ปรับแต่งยีนที่จำเป็นสำหรับชีวิตสร้างแบคทีเรียด้วยจีโนมสังเคราะห์ที่มียีนน้อยที่สุดที่จำเป็นสำหรับชีวิต ในปี 2014 นักวิจัยได้ทำการสังเคราะห์โครโมโซมยีสต์แรก [Infographic: นักวิทยาศาสตร์สร้างรูปแบบชีวิตกึ่งเทียมได้อย่างไร]

ความพยายามใหม่นี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการขนาดใหญ่ที่เรียกว่าโครงการสังเคราะห์ยีสต์จีโนม (Sc2.0) ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อแทนที่โครโมโซมยีสต์ทั้ง 16 รุ่นด้วยรุ่นสังเคราะห์ เมื่อรุ่นสังเคราะห์เหล่านั้นถูกสลับกับสิ่งที่เป็นธรรมชาติพวกมันสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อให้ยีสต์ที่เกิดนั้นผลิตสารเคมีอุตสาหกรรมยาปฏิชีวนะหรือแม้แต่เนื้อปลอมที่รสชาติดีกว่าเบเดอร์กล่าว

เพื่อสร้างจีโนมสังเคราะห์ทีมแรกดูไฟล์คอมพิวเตอร์ที่มีข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดจากยีสต์ของเบเกอร์ธรรมชาติ ต่อไปพวกเขาดูที่จีโนมนักออกแบบที่พวกเขาหวังว่าจะทำซ้ำและทำการเปลี่ยนแปลงจีโนมอ้างอิงในไฟล์คอมพิวเตอร์ จากนั้นไฟล์จะถูกสับเป็นลำดับเล็ก ๆ ที่สอดคล้องกับสิ่งที่สามารถทำได้ในห้องปฏิบัติการ

จากนั้นทีมสังเคราะห์คู่เบสแต่ละตัวหรือตัวอักษรของ DNA ในจานจากนั้นใช้แม่แบบเพื่อรวบรวมชิ้นส่วนเล็ก ๆ ของ DNA ซึ่งรวมกันแล้ว ชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อยเหล่านี้ถูกนำไปวางในยีสต์ เซลล์ยีสต์ใช้วิธีการที่เรียกว่าการรวมตัวกันใหม่เพื่อซ่อมแซม DNA ที่เสียหายและทีมใช้ประโยชน์จากความสามารถนี้เพื่อให้เซลล์สลับรหัสพันธุกรรมที่แท้จริงออกมาและแทนที่ด้วยดีเอ็นเอสังเคราะห์ ด้วยการทำกระบวนการนี้ซ้ำไปซ้ำมาในที่สุดทีมก็เข้ามาแทนที่โครโมโซมยีสต์ทั้งห้าด้วยสำเนาสังเคราะห์ Bader กล่าว

“ สิ่งหนึ่งที่น่าอัศจรรย์ก็คือเราเพิ่งใส่ DNA เข้าไปในเซลล์และเซลล์ยีสต์กำลังจัดระเบียบมันในโครโมโซม” เบเดอร์กล่าวกับ WordsSideKick.com

สิ่งนี้ทำให้กระบวนการสร้างโครโมโซมสังเคราะห์ง่ายขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อพิจารณาว่าโครโมโซมนั้นประกอบด้วย DNA ที่พันแน่นรอบสปูลตัวเล็ก ๆ ที่รู้จักกันในชื่อฮิสโตนซึ่งถูกดัดแปลงโดยสารเคมีแยกต่างหาก เนื่องจากเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนั้นไม่มีการรวมตัวกันใหม่เหมือนกันจึงน่าจะเป็นเรื่องยากที่จะรวบรวมโครโมโซมสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม Bader กล่าว

จีโนมสังเคราะห์มีความคล้ายคลึงกับยีนธรรมชาติ แต่นักวิจัยได้ทำการลบยีนที่สงสัยว่าไม่จำเป็นออกไป พวกเขายังลบลำดับหนึ่งในสามตัวอักษรที่บอกให้เซลล์หยุดอ่านตัวอย่างดีเอ็นเอและแปลมันเป็นโปรตีนที่รู้จักกันในชื่อรหัสหยุด เป้าหมายคือการเปลี่ยนโคเด็นหยุดนี้ในที่สุดเพื่อสร้างกรดอะมิโนรูปแบบใหม่ที่สมบูรณ์ Bader กล่าว

เป้าหมายระยะยาว

ทีมหวังว่าด้วยการสร้างยีสต์สังเคราะห์อย่างสมบูรณ์พวกเขาสามารถตอบคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับบทบาทของ DNA ยกตัวอย่างเช่นมักจะมีการวนซ้ำของ DNA ที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่าเป็นเศษซากที่เหลือจากการติดเชื้อไวรัสในอดีตของยีสต์ ด้วยการลบชิ้นส่วนเหล่านี้นักวิจัยสามารถทดสอบแนวคิดเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นักวิทยาศาสตร์ยังสามารถสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนเช่นโปรตีนแอนติบอดี้น้ำตาลปลายที่ใช้ในการรักษาโรคมะเร็งรุ่นใหม่ซึ่งปกติจะต้องทำในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีราคาแพง Bader กล่าว

ในขณะที่งานใหม่นั้นใช้เทคนิคการประกอบยีนแบบเดียวกับโครงการ 2014 การพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ใหม่ช่วยให้กลุ่มใหญ่สามารถทำงานร่วมกันในโครงการจอร์จเชิร์ชนักพันธุศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าว อี. โคไล โครงการจีโนมที่เรียกว่าโครงการ rE.coli เขายังทำงานในโครงการเพื่อสร้างสุกรที่มีมนุษยธรรมซึ่งสามารถให้การปลูกถ่ายที่จะไม่ถูกปฏิเสธจากระบบภูมิคุ้มกัน

นอกจากนี้การแปลบทเรียนที่เรียนรู้เกี่ยวกับยีสต์อาจเป็นเรื่องที่ท้าทายเช่นกันคริสตจักรที่ไม่เกี่ยวข้องกับการวิจัยในปัจจุบันกล่าว

"ไม่ว่าเราจะเรียนรู้จากสิ่งนี้ในโครงการเขียนจีโนมที่ใหญ่ขึ้นในหมูและมนุษย์ที่ยังคงเห็น" คริสตจักรบอกวิทยาศาสตร์สด

ที่น่าสนใจโครงการนี้ใช้เครื่องมือแก้ไขแบบตัดและแปะที่เรียกว่า CRISPR สำหรับการเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมเพียง 31 ครั้งจากจดหมายมากกว่า 5 ล้านฉบับที่รวมกันในโครงการ ในขณะที่ CRISPR ได้รับการส่งเสริมเป็นวิธีการปฏิวัติเพื่อทำการแก้ไขแบบจุดต่อจุดในจีโนม แต่ก็มีอัตราข้อผิดพลาดที่ค่อนข้างสูงประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์สำหรับการเปลี่ยนแปลงแต่ละครั้ง

"ถ้าคุณทำ [การเปลี่ยนแปลง CRISPR] 10 รายการคุณมีโอกาส 1 ใน 1,000 ในการได้รับสิ่งที่ถูกต้องและถ้าคุณทำ 20 สิ่งเหล่านี้คุณมีโอกาส 1 ใน 1 พันล้านในการได้รับสิ่งที่ถูกต้อง "โบสถ์กล่าว

ระบุว่าในอนาคตนักวิทยาศาสตร์อาจมีแนวโน้มที่จะสังเคราะห์จำนวนมากของจีโนมโดยใช้เทคนิคนี้และจากนั้นเพียงแค่สลับมันออกมาเพราะอัตราความผิดพลาดโดยรวมต่ำกว่าการเปลี่ยนแปลงจดหมายขนาดเล็กโดยใช้ CRISPR โบสถ์กล่าว นั่นอาจเป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสิ่งต่าง ๆ เช่นหมูที่มนุษย์เป็นมนุษย์ซึ่งนักวิทยาศาสตร์รู้ว่าจะต้องมีการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมมากมาย

เผยแพร่ครั้งแรกบน WordsSideKick.com


อาหารเสริมวิดีโอ: 35 UNBELIEVABLE KITCHEN HACKS.





ค้นพบทางวิทยาศาสตร์

การวิจัย


สะพานลอยน้ำทำงานอย่างไร
สะพานลอยน้ำทำงานอย่างไร

ไกลแค่ไหนที่คุณสามารถขับรถบนยางแบน?
ไกลแค่ไหนที่คุณสามารถขับรถบนยางแบน?

ข่าววิทยาศาสตร์


จระเข้อยู่รอดในบ่อแช่แข็งได้อย่างไร: พวกมัน 'ดำน้ำ'
จระเข้อยู่รอดในบ่อแช่แข็งได้อย่างไร: พวกมัน 'ดำน้ำ'

ดาวเทียมดูมหาสมุทรเผยความลับของดิน (ภาพ)
ดาวเทียมดูมหาสมุทรเผยความลับของดิน (ภาพ)

เซลล์ลำไส้พิเศษอาจช่วยให้แพ้อาหารได้
เซลล์ลำไส้พิเศษอาจช่วยให้แพ้อาหารได้

เซลล์สมองเดี่ยวสามารถเก็บความทรงจำไว้ได้
เซลล์สมองเดี่ยวสามารถเก็บความทรงจำไว้ได้

ผึ้งที่กำลังค้นหาความตื่นเต้นเปิดเผยการเชื่อมโยงกับบุคลิกภาพของมนุษย์
ผึ้งที่กำลังค้นหาความตื่นเต้นเปิดเผยการเชื่อมโยงกับบุคลิกภาพของมนุษย์


TH.WordsSideKick.com
สงวนลิขสิทธิ์!
การสืบพันธุ์ของวัสดุใด ๆ ที่ได้รับอนุญาต เพียง Prostanovkoy เชื่อมโยงไปยังเว็บไซต์ TH.WordsSideKick.com

© 2005–2020 TH.WordsSideKick.com