211service.com
Gær 2.0
Forskere har syntetiseret et helt gærkromosom, det første kunstige kromosom for livets rige, der inkluderer mennesker, planter og svampe. Gær med det kunstige kromosom så ud til at være lige så glade som deres naturlige modstykker, rapporterer holdet. De metoder, der er udviklet til at skabe den designer-genomiske struktur, kan hjælpe syntetiske biologer til bedre at bruge de encellede svampe som biologiske fabrikker for kemikalier som biobrændstoffer og lægemidler.
Scanningselektrografibillede af en gærcelle, der spirer fra en dattercelle.
Mennesker har manipuleret gær i tusinder af år, først forvandlet vilde stammer af svampen til de livsbekræftende gæringsanlæg, der giver os øl og brød. Gær har også længe været en laboratorieorganisme til at studere molekylærbiologi og genetik; faktisk kommer meget af det, vi ved om kræftgenetik, fra forskning på vores svampevenner. I de senere år har videnskabsmænd fundet ud af, hvordan man kan konstruere nye biokemiske veje til gær, skabe levende fabrikker til medicin, biobrændstoffer og mere (se Mikrober kan masseproducere malariamedicin og biobrændstofanlæg åbner i Brasilien). Rapporten om det første kunstige, designer gærkromosom foreslår måder for forskere at producere nye kemikalier i mikroberne eller potentielt gøre deres biologiske produktion mere effektiv.
For seks år siden byggede J. Craig Venter Institute det første kunstige kromosom, som omfattede det komplette genom af en bakterie (se Synthesizing a Genome from Scratch). To år senere blev det menneskeskabte genom på 582.970 basepar transplanteret ind i en celle, som med succes begyndte at udføre sine instruktioner (se Synthetic Genome Reboots Cell).
Det første syntetiske gærkromosom, rapporteret i Videnskab på torsdag , repræsenterer kun en del af den organismes komplette genom og er 272.871 basepar lang. Det Johns Hopkins University-ledede team designede først kromosomet på en computer og strømlinede den naturlige kromosomsekvens, så den havde færre gentagne sekvenser og andre justeringer. Bachelorstuderende i en klasse kaldet Byg-et-genom hos Johns Hopkins brugte molekylærbiologiske tricks til at sammensætte DNA-stykker omkring 70 nukleotider (A'er, T'er, G'er og C'er) lange i 750-baseparblokke. Derefter fortsatte andre forskere med at samle disse blokke i længere strækninger af kromosomet, og til sidst blev de største bidder leveret til gærceller, som overtog de sidste samlingstrin for at skabe det hele, kunstige kromosom.
Det kunstige kromosom er en designerversion af blot et af gærens 16 kromosomer, og det mindste. Men arbejdet er et vigtigt skridt fremad for syntetisk biologi og en milepæl i en international indsats for at opbygge et fuldstændig syntetisk gærgenom, projekt Sc2.0 (fra det videnskabelige navn for bagegær, Saccharomyces cerevisiae ).
Ud over at slette nogle unødvendige sekvenser fra koden for deres designerkromosom flankerede forskerne også mange gener på kromosomet med bittesmå stykker DNA, der fungerer som landingssteder for et protein, der kan bruges til at skabe on-demand mutationer. Med disse designerændringer siger forskerne, at de vil være i stand til at teste, hvor mange mutationer et gærgenom kan tolerere på én gang og potentielt opdage gavnlige mutationer, der kan give anledning til stammer, der kan overleve under en bredere vifte af forhold eller måske være bedre fabrikker for nyttige molekyler som brændstoffer og lægemidler. Forskerne har allerede vist, at inducering af mutation i gær ved hjælp af designersteder førte til, at nogle celler vokser langsommere, og atter andre, der vokser hurtigere.
Hovedforsker Jef Boeke fortæller Randen at holdet planlægger at skabe disse mutationsklare tilføjelser i alle 16 kromosomer. Denne kilde af variation kan være nøglen til at finde måder at presse vores gærende venner til mere effektivt at skabe biobrændstoffer og andre kemikalier.