Die Forschung dauerte zwei Jahre und führte zu dem größten vom Menschen geschaffenen Genom aller Zeiten. Sie haben aus E. coli-Bakterien synthetisches Leben geschaffen, das bei der Herstellung von Medizin helfen könnte.
HandoutEin Wissenschaftlerteam brauchte zwei Jahre, um das Genom von E. coli zu durchkämmen und zu bearbeiten, um diese synthetische Sorte herzustellen.
In einem historischen Präzedenzfall haben Wissenschaftler der Universität Cambridge den weltweit ersten lebenden Organismus aus vollsynthetischer, neu gestalteter DNA geschaffen. Laut The Guardian basierten sie den Organismus auf Escherichia coli , besser bekannt als E. coli .
Die Studie wurde gestern in Nature veröffentlicht . Die Forscher entschieden sich für E. coli als Grundlage, da es mit einer kleinen Anzahl genetischer Anweisungen überleben kann. Das zweijährige Projekt begann mit dem Lesen und Neugestalten des gesamten genetischen Codes von E. coli , bevor eine synthetische Version seines modifizierten Genoms hergestellt wurde.
Der genetische Code wird durch die Buchstaben G, A, T und C geschrieben. Bei vollständigem Druck auf Standarddruckerpapier umfasste das künstliche Genom 970 Seiten. Es ist jetzt offiziell das größte Genom, das Wissenschaftler jemals konstruiert haben.
"Es war völlig unklar, ob es möglich war, ein Genom so groß zu machen und ob es möglich war, es so stark zu verändern", sagte Jason Chin, Projektleiter und Professor in Cambridge.
Um das Gewicht dieser Leistung vollständig zu erfassen, ist ein Überblick über die Grundlagen der modernen Biologie angebracht. Lass uns einen Blick darauf werfen.
CDC E. coli wird üblicherweise in der biopharmazeutischen Industrie zur Herstellung von Insulin und zahlreichen anderen Arzneimitteln verwendet.
Jede Zelle enthält DNA, die die Anweisungen enthält, die diese Zelle benötigt, um zu funktionieren. Wenn eine Zelle beispielsweise mehr Protein benötigt, liest sie einfach die DNA, die das erforderliche Protein codiert. DNA-Buchstaben bestehen aus Trios, die als Codons bezeichnet werden - TCA, CGT usw.
Es gibt 64 mögliche Codons aus jeder Kombination aus G, A, T und C mit drei Buchstaben. Viele von ihnen sind jedoch redundant und erledigen den gleichen Job.
Während 61 Codons 20 natürliche Aminosäuren bilden, die in verschiedenen Sequenzen zusammengesetzt werden können, um jedes Protein in der Natur aufzubauen, dienen die drei verbleibenden Codons als rote Ampel. Sie teilen der Zelle im Wesentlichen mit, wann der Aufbau des Proteins abgeschlossen ist, und befehlen der Zelle, anzuhalten.
Das Cambridge-Team hat das Genom von E. coli durch Entfernen redundanter Codons neu gestaltet, um zu sehen, wie vereinfacht ein lebender Organismus werden kann, während er noch funktioniert.
PixabayDas obige Rad zeigt die Art und Weise, wie DNA-Codons in Aminosäuren übersetzt werden. Das Cambridge-Team entfernte redundante Codons aus natürlichen E. coli- Bakterien.
Zuerst scannten sie die DNA der Bakterien auf einem Computer. Immer wenn sie ein TCG-Codon sahen, das eine Aminosäure namens Serin bildet, änderten sie es in AGC, das genau den gleichen Job macht. Sie ersetzten zwei weitere Codons auf die gleiche Weise und minimierten die genetische Variation der Bakterien.
Mehr als 18.000 Änderungen später wurde jede Instanz dieser drei Codons aus dem synthetischen E. coli- Genom entfernt. Dieser neu gemischte genetische Code wurde dann zu E. coli hinzugefügt und begann, das Genom des Originals durch das synthetische Update zu ersetzen.
Am Ende schuf das Team erfolgreich das sogenannte Syn61, eine Mikrobe aus vollständig synthetischer und hochmodifizierter DNA. Dieses Bakterium ist zwar etwas länger als sein natürliches Gegenstück und braucht länger, um zu wachsen, aber es überlebt - was die ganze Zeit das Ziel war.
Die hier abgebildeten regulären E. coli sind kürzer als ihre neue synthetische Sorte.
"Es ist ziemlich erstaunlich", sagte Chin. Er erklärte, dass diese Designer-Bakterien in Arzneimitteln der Zukunft von großem Nutzen sein könnten. Da sich ihre DNA von natürlichen Organismen unterscheidet, fällt es Viren schwerer, sich in ihnen auszudehnen, was sie im Wesentlichen virenresistent macht.