Cellák teljesen mesterségesen szintetizált genom 2010-ben jelentették először, amelyből egy minimalista genom sejt abból származott sejtosztódáskor abnormális morfológiát mutatott. A közelmúltban egy géncsoport hozzáadása ehhez a minimalista sejthez helyreállította a normális sejtosztódást
A sejtek az élet alapvető szerkezeti és funkcionális egységei, ezt az elméletet Schleiden és Schwann javasolta 1839-ben. Azóta a tudósokat érdekli a sejtfunkciók megértése azáltal, hogy megpróbálják teljesen megfejteni a genetikai kódot, hogy megértsék a sejt növekedését és osztódását. több hasonló sejtet eredményez. A megjelenésével DNS szekvenálás segítségével sikerült dekódolni a sorozatot genom ezzel kísérletet tesz a sejtfolyamatok megértésére, hogy megértse az élet alapját. 1984-ben Morowitz javasolta a mikoplazmák tanulmányozását, a legegyszerűbbet sejtek képes autonóm növekedésre, az élet alapelveinek megértésére.
Azóta több kísérlet is történt a genom mérete minimalista számra, ami egy olyan sejtet eredményez, amely képes ellátni az összes alapvető sejtfunkciót. A kísérletek először a Mycoplasma mycoides kémiai szintéziséhez vezettek genom 1079 Kb 2010-ben, és a JCVI-syn1.0 nevet kapta. További deléciók a JCVI-syn1.0-ban Hutchinson III és munkatársai által. (1) hozta létre a JCVI-syn3.0-t 2016-ban, amely a genom 531 Kb méretű, 473 génnel, és 180 perces duplázódási idővel rendelkezett, bár sejtosztódáskor abnormális morfológiával rendelkezik. Még mindig 149 ismeretlen biológiai funkciójú génje volt, ami az élethez nélkülözhetetlen, még feltáratlan elemek jelenlétére utal. A JCVI-syn3.0 azonban platformot biztosít az életfunkciók vizsgálatához és megértéséhez az egész-genom tervezés.
Nemrég, 29. március 2021-én Pelletier és munkatársai (2) a JCVI syn3.0-t használták, hogy megértsék a sejtosztódáshoz és morfológiához szükséges géneket azáltal, hogy 19 gént vittek be a sejtbe. genom A JCVI syn3.0-hoz hasonló morfológiájú JCVI syn3.0A-t eredményezve. sejtosztódáskor. A 1.0 gén közül 7 tartalmaz két ismert sejtosztódási gént és 19 olyan gént, amelyek ismeretlen funkciójú membrán-asszociált fehérjéket kódolnak, amelyek együttesen visszaállították a JCVI-syn4 fenotípusához hasonló fenotípust. Ez az eredmény a sejtosztódás és morfológia poligén természetére utal egy genomilag minimális sejtben.
Tekintettel arra a tényre, hogy a JCVI syn3.0 képes túlélni és szaporodni a minimalizmusa alapján genom, modell organizmusként használható különböző, különböző funkciójú sejttípusok létrehozására, amelyek előnyösek lehetnek az ember és a környezet számára. Például be lehet vinni olyan géneket, amelyek a műanyagok feloldódásához vezetnek, így az előállított új szervezet felhasználható a műanyagok biológiai lebontására. Hasonlóképpen elképzelhető, hogy a JCVI syn3.0-ban a fotoszintézishez kapcsolódó gének hozzáadása alkalmassá válik a légkörből származó szén-dioxid felhasználására, ezáltal csökkentve annak szintjét, és segít csökkenteni a globális felmelegedést, amely az emberiség előtt álló fő éghajlati probléma. Az ilyen kísérleteket azonban a legnagyobb körültekintéssel kell kezelni, hogy biztosítsuk, ne engedjünk ki egy szuperszervezetet a környezetbe, amelyet nehéz ellenőrizni, miután kiszabadul.
Mindazonáltal a minimalista genommal rendelkező sejt gondolata és annak biológiai manipulációja változatos sejttípusok létrejöttéhez vezethet, amelyek különböző funkciókkal rendelkeznek, amelyek képesek megoldani az emberiség előtt álló főbb problémákat és végső túlélését. Azonban különbség van a teljesen szintetikus sejt létrehozása és a funkcionálisan szintetikus sejt létrehozása között genom. Egy ideális teljesen szintetikus mesterséges sejt szintetizált sejtből állna genom a szintetizált citoplazmatikus komponensekkel együtt, amit a tudósok szívesen elérnének az elkövetkező években, amikor a technológiai fejlődés eléri csúcspontját.
A legutóbbi fejlesztés ugródeszka lehet egy teljesen szintetikus sejt létrehozása felé, amely képes növekedésre és osztódásra.
***
Referenciák:
- Hutchison III C, Chuang R. et al 2016. Egy minimális baktérium tervezése és szintézise genom. Tudomány 25 2016. márc.: 351. évf. 6280. szám, 6253. szám, aadXNUMX
Doi: https://doi.org/10.1126/science.aad6253
- Pelletier JF, Sun L., et al 2021. Genetikai követelmények a sejtosztódáshoz egy genomilag minimális sejtben. Sejt. Közzétéve: 29. március 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008
***
