Все организмы на нашей планете хранят молекулярный план жизни в коде ДНК в своем геноме. Цифровая революция в биологии, обусловленная секвенированием ДНК, позволяет нам читать геномы из множества микробов и многоклеточных организмов, населяющих наш мир.
Сегодня последовательности ДНК более 200 000 микробных геномов хранятся в цифровых базах данных геномов и значительно расширили наше понимание того, как ДНК программирует живые системы. Используя эту невероятную сокровищницу молекулярных строительных блоков, биоинженеры учатся читать (упорядочивать) и писать (используя химический синтез) длинные молекулы ДНК и разводить полезные микробы с помощью компьютеров.
[penci_related_posts title=»Вам также может быть интересно» number=»4″ style=»list» align=»none» displayby=»cat» orderby=»random»]
В своих исследованиях Бит Кристен, профессор экспериментальной системной биологии и исследователи в лаборатории Кристен, ETH Zurich в Цюрихе, Швейцария, использует алгоритм создания цифрового генома в сочетании с крупномасштабным химическим синтезом ДНК для физического создания искусственных геномов и понимания кода жизнь на молекулярном уровне. Лаборатория также использует системные и синтетические биологические подходы для определения основных генов среди видов, которые служат генетическими частями для создания микробных геномов для применения в устойчивой химии, медицине и сельском хозяйстве.
Исследовательская группа физически произвела Caulobacter ethensis-2.0, первый в мире полностью компьютерный геном. Используя естественную пресноводную бактерию в качестве отправной точки, исследователи вычислили идеальную последовательность ДНК для химического производства и конструирования минимизированного генома, состоящего исключительно из основных функций.
В процессе проектирования более одной шестой из 800 000 букв ДНК в искусственном геноме были заменены, и весь геном был получен в виде большой кольцевой молекулы ДНК. В то время как живая клетка еще не существует, функции гена были проверены по всему дизайну генома. В этих экспериментах исследователи обнаружили, что приблизительно 580 из 680 искусственных генов были функциональными, демонстрируя перспективность подхода к созданию дизайнерских геномов.
На сессии AAAS 2020 «Синтетическая биология: цифровой дизайн живых систем» (14 февраля 2020 г.) Кристен обсудил возможные будущие применения синтетических геномов для промышленных целей и преимущества для здоровья. Он также рассказал о необходимости глубоких дискуссий в обществе о проблемах и целях, для которых эта технология может использоваться и о том, как можно предотвратить возможность злоупотреблений.
Источник:
ETH Zurich
Фото: Adobe Stock