Sinteti\u010dka DNA mo\u017eda zvu\u010di kao ne\u0161to iz znanstvene fantastike, ali brzo postaje stvarnost. Istra\u017eiva\u010di su stvorili stanicu kvasca s genomom koji je vi\u0161e od 50 posto sinteti\u010dki, uklju\u010duju\u0107i prvi potpuno sinteti\u010dki kromosom na svijetu.<\/p>\n\n\n\n
Znanstvenici su prethodno proizveli sinteti\u010dke bakterijske i virusne genome, ali sljede\u0107i korak bio je eukariotski – stanica u kojoj se genom u potpunosti nalazi unutar membrane ome\u0111enog jezgra. Kvasac je bio prirodan izbor za to, jer kvasac pekara (Saccharomyces cerevisiae) ima kompaktan genom od samo 16 kromosoma i ima uro\u0111enu sposobnost spajanja DNA.<\/p>\n\n\n\n
Me\u0111utim, istra\u017eiva\u010di koji su sudjelovali u Projektu sinteti\u010dkog genoma kvasca (Sc2.0) \u017eeljeli su u\u010diniti ne\u0161to malo druga\u010dije od samo sintetiziranja DNA, daju\u0107i kvascu “dizajnerski” genom. “Odlu\u010dili smo da je va\u017eno proizvesti ne\u0161to \u0161to je jako izmijenjeno od prirodnog dizajna”, rekao je stariji autor i vo\u0111a Sc2.0 Jef Boeke u izjavi. “Na\u0161 op\u0107i cilj bio je izgraditi kvasac koji nas mo\u017ee nau\u010diti novoj biologiji.”<\/p>\n\n\n\n
Tim je prvo uklonio takozvanu “sme\u0107e” DNA iz genoma i zamijenio je novim dijelovima DNA kako bi mogli razlikovati izme\u0111u sinteti\u010dkih i izvornih gena, nakon \u010dega je pore\u0111ana redoslijed gena. Jo\u0161 jedno klju\u010dno uklanjanje bilo je – geni tRNA.<\/p>\n\n\n\n
Iako proteini koje kodiraju igraju klju\u010dnu ulogu unutar stanica, geni tRNA tako\u0111er \u010dine genom kvasca nestabilnim. U revolucionarnom koraku, istra\u017eiva\u010di su ih uklonili i premjestili u potpuno novi, potpuno tRNA gene temeljen “neokromosom”. “Neokromosom tRNA je prvi potpuno de novo sinteti\u010dki kromosom na svijetu”, rekao je koautor Patrick Yizhi Cai. “Ni\u0161ta sli\u010dno ne postoji u prirodi.”<\/p>\n\n\n\n
Uz neokromosom, istra\u017eiva\u010di su neovisno sastavili svaki od kromosoma, prije nego \u0161to su stvorili 16 djelomi\u010dno sinteti\u010dkih sojeva kvasca, od kojih svaki ima 15 prirodnih kromosoma i jedan sinteti\u010dki.<\/p>\n\n\n\n
Tada je do\u0161ao te\u017eak dio – dobiti sve sinteti\u010dke kromosome u jednu stanicu kvasca. To je uklju\u010divalo kombinaciju klasi\u010dne geneti\u010dke tehnike – me\u0111usobnog razmno\u017eavanja – i nekih potpuno novih metoda. Me\u0111usobno razmno\u017eavanje bilo je sporo i iako je rezultiraju\u0107i kvasac imao genom koji je vi\u0161e od 30 posto sinteti\u010dki, istra\u017eiva\u010di su te\u017eili vi\u0161e.<\/p>\n\n\n\n
Nakon kori\u0161tenja nove metode nazvane zamjena kromosoma i tehnike sli\u010dne CRISPR\/Cas9 za popravljanje geneti\u010dkih defekata, postigli su jednu stanicu kvasca s vi\u0161e od 50 posto sinteti\u010dke DNA. Izmjene u genomu mogle su u\u010diniti da kvasac raste ili izgleda abnormalno, ali zahvaljuju\u0107i pa\u017eljivom obrtni\u0161tvu, pre\u017eivio je i \u010dak se razmno\u017eavao sli\u010dno divljem kvascu.<\/p>\n\n\n\n
“Tim je sada prepravio operativni sustav pupaju\u0107eg kvasca, \u0161to otvara novu eru in\u017eenjeringa biologije – prelazak s popravkom \u0161a\u010dice gena na de novo dizajn i izgradnju cijelih genoma”, rekao je Cai.<\/p>\n\n\n\n
Kvasac je odavno osnovni sastojak u proizvodnji hrane i pi\u0107a – razlog zbog kojeg imamo kvalitetan kruh i pivo, svi recite “Hvala, kvasac” – i unutar znanosti, za kemijsku proizvodnju i kao model organizam. Sinteti\u010dka DNA mogla bi nam omogu\u0107iti nekoliko koraka naprijed u ovim podru\u010djima, kako je objasnio Ben Blount, jedan od vode\u0107ih znanstvenika u izjavi.<\/p>\n\n\n\n
“Sinteti\u010dki kromosomi su sami po sebi ogromna tehni\u010dka postignu\u0107a, ali \u0107e tako\u0111er otvoriti ogroman raspon novih sposobnosti za na\u010din na koji prou\u010davamo i primjenjujemo biologiju<\/a>. To bi moglo varirati od stvaranja novih mikrobnih sojeva za zeleniju bioprodukciju, pa sve do pomo\u0107i nam da razumijemo i borimo se protiv bolesti.<\/p>\n\n\n\n Sljede\u0107i korak bit \u0107e dobiti svih 16 sinteti\u010dkih kromosoma u jednu stanicu kvasca. To nije mala stvar, ali istra\u017eiva\u010di su puni nade. “Sada smo samo ovo daleko od cilja da imamo svih 16 kromosoma u jednoj stanici”, rekao je Boeke.<\/p>\n\n\n\n “Volim to nazvati krajem po\u010detka, a ne po\u010detkom kraja, jer tada \u0107emo stvarno mo\u0107i po\u010deti mije\u0161ati tu palubu i proizvoditi kvasac koji mo\u017ee raditi stvari koje nikada prije nismo vidjeli.”<\/p>\n\n\n\n