细胞生物学

合成了最少基因的活细胞

生命中不可或缺的基因是什么?要了解它,Craig Venter生物技术承包商团队制造了473个基因的最小基因组。携带它是可行的细胞,但这些基因中的三分之一的功能是未知的!

肖恩百事可数

自然产生了各种尺寸的基因组:人类DNA含有约20,000个基因,由近3亿碱基对形成,与之相比 巴黎japonica,来自日本的草本植物,计算了150亿对的基础。相反,一些细菌最多有几千个基因。因此,挑战遗传学家几十年的问题:生产能够复制的活细胞需要多少基因?这是这个谜语的一部分,即Craig Venter,该研究所的联合创始人,他的名字,加利福尼亚拉霍纳,解决了:她合成了一种能够仅用473种热那亚复制的细胞。

这是一个重要的一步 合成生物学,其中一个目标的研究领域是建立新的生物系统,以了解生活的机制。许多团队已经开始寻求最小的基因组。对于Craig Venter和他的团队,冒险在1995年开始,当它们测序的基因组 mycoplasma Genitalium.,生活在人类泌尿道中的细菌,仅呈现517个基因。它是能够与最小基因组(病毒的DNA也能够更小的组织之一(但病毒也会更小,但病毒应寄生细胞并将功能转移以复制)。

2010年,CRAIG Venter团队设法综合了基因组的复制品 mycoplasma mycoides. (反刍动物寄生虫,具有研究人员的优势,它比 基因威先生)以替代它的另一种mycoplasm细胞的遗传物质。具有901个基因的人工基因组是现有基因组本质上的准忠实副本,但该实验表明了化学合成DNA并将其注入细胞以产生活生物体的可能性。然后,研究人员将该合成基因组用作确定细胞寿命的不可缺少或多余基因的基础。

研究人员首先选择并灭活自己的基因,从细胞的运作知识,但方法证明是无效的。因此,团队选择了不同的方式,“测试和错误”方法。生物学家切割了基因组 Mycoides先生 在8个类似尺寸的段中,可以根据不同的组合,部分或完整组装。通过测试细胞与重组基因组的活力,通过连续测试,研究人员消除了不可缺少的基因。

最终结果是包含473个基因的合成细胞,名为JCVI-SYN3.0。其中,41%参与基因组的表达,18%至膜的结构和功能,17%的代谢和7%的保存遗传信息。通过对其结构的研究进行了分类的一些基因,但不能识别细胞中的生物学作用。一些其他基因的功能是完全未知的。总共,149个基因具有未知的作用,这代表了近三分之一的遗传物质!然而,必要的这些基因:没有它们,细胞不可行。对于杰克·桑斯塔克,哈佛大学的生物化学师,“这一结果最有趣的是我们不知道”。研究人员预计会发现一些基因的作用是未知的,但不超过10%....

因此,Craig Venter团队的发现是丰富的教学,表明仍然有很多东西可以在生活中不可或缺的职能发现。此外,剥离最大复杂性,JCVI-SYN3.0电池将能够作为许多基本工作的基础。生物化学家将用它作为研究特定功能的平台,他们可以将一对一添加一个。从这样的最小细胞中也可能非常有用于进化的研究。

但是,在JCVI-SYN3.0中不应看出,普遍的最小单元格。来自另一种细菌 Mycoides先生最小的基因组可能非常不同。 Systems生物学和合成研究所(ISSB,Genopole,Ueve,CNRS)和表观组织基因因子计划主任的研究总监FrançoisKPES和表观组织转子计划的主任,Evry强调“某些几乎普遍的原则可以从这种方法中出现。为此,不需要制造一种可行的基因组,而是通过对比较某些假设来测试的串联,使其使其稳定等。 »

JCVI-SYN3.0是一种新型,合成生物学的纯产品。除了对基础研究的兴趣之外,Craig Venter旨在利用合成生物学的工业潜力,从而为制药或化学扇区生产有用的组件而产生量身定制的细胞功能。然而,JCVI-SYN3.0应变在经济上不可思议,其倍增时间是三个小时,需要丰富而非常昂贵的环境。

此外,现在竞争最小细胞的方法 最近的CISPR-CAS9方法 (包括发明人,Emmanuelle Carpenter和Jennifer Doudna,刚刚收到了 L'Oréal-Unesco 2016年妇女和科学),它允许修饰细胞的基因组,其前景同样众多。无论胜利者是什么,比以往任何时候都更多, 伦理的反思 需要框架使用此类工具。

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