საკნების სრულად ხელოვნურად სინთეზირებული გენომი პირველად დაფიქსირდა 2010 წელს, საიდანაც მინიმალისტური გენომი უჯრედი მიღებული იყო რომ აჩვენა პათოლოგიური მორფოლოგია უჯრედების გაყოფისას. ამ მინიმალისტურ უჯრედში გენების ჯგუფის ბოლოდროინდელმა დამატებამ აღადგინა უჯრედების ნორმალური გაყოფა
უჯრედები სიცოცხლის ძირითადი სტრუქტურული და ფუნქციური ერთეულებია, თეორია შლაიდენისა და შვანის მიერ 1839 წელს შემოთავაზებული. მას შემდეგ მეცნიერები დაინტერესებულნი არიან უჯრედული ფუნქციების გაგებით გენეტიკური კოდის სრულად გაშიფვრით, რათა გაიგონ, როგორ იზრდება და იყოფა უჯრედი. წარმოშობს მსგავსი ტიპის უფრო მეტ უჯრედს. მოსვლასთან ერთად დნმ თანმიმდევრობით, შესაძლებელი გახდა მიმდევრობის გაშიფვრა გენომი რითაც ცდილობს გაიგოს უჯრედული პროცესები სიცოცხლის საფუძვლების გასაგებად. 1984 წელს მოროვიცმა შემოგვთავაზა მიკოპლაზმების შესწავლა, ყველაზე მარტივი საკნებში შეუძლია ავტონომიური ზრდა, ცხოვრების ძირითადი პრინციპების გასაგებად.
მას შემდეგ რამდენიმე მცდელობა გაკეთდა შემცირების გენომი ზომა მინიმალისტურ რიცხვამდე, რაც ქმნის უჯრედს, რომელსაც შეუძლია შეასრულოს ყველა ძირითადი უჯრედული ფუნქცია. ექსპერიმენტებმა პირველად გამოიწვია Mycoplasma mycoides-ის ქიმიური სინთეზი გენომი 1079 Kb 2010 წელს და დასახელდა JCVI-syn1.0. შემდგომი წაშლა JCVI-syn1.0-ში Hutchinson III et al. (1) წარმოშვა JCVI-syn3.0 2016 წელს, რომელსაც ჰქონდა ა გენომი ზომა 531 Kb 473 გენით და გააორმაგება 180 წუთი, თუმცა ჰქონდა არანორმალური მორფოლოგია უჯრედების გაყოფისას. მას ჯერ კიდევ გააჩნდა 149 გენი უცნობი ბიოლოგიური ფუნქციებით, რაც მიუთითებს ჯერ კიდევ აღმოუჩენელი ელემენტების არსებობაზე, რომლებიც აუცილებელია სიცოცხლისთვის. თუმცა, JCVI-syn3.0 უზრუნველყოფს პლატფორმას ცხოვრებისეული ფუნქციების შესასწავლად და გასაგებად მთლიანი პრინციპების გამოყენებით.გენომი დიზაინი.
ცოტა ხნის წინ, 29 წლის 2021 მარტს, პელეტიერმა და კოლეგებმა (2) გამოიყენეს JCVI syn3.0 უჯრედების გაყოფისა და მორფოლოგიისთვის საჭირო გენების გასაგებად, 19 გენის შემოღებით. გენომი JCVI syn3.0-დან, რაც იწვევს JCVI syn3.0A-ს, რომელსაც აქვს JCVI syn1.0 მსგავსი მორფოლოგია. უჯრედების გაყოფის დროს. ამ 7 გენიდან 19 მოიცავს ორ ცნობილ უჯრედის გაყოფის გენს და 4 გენს, რომლებიც აკოდირებენ მემბრანასთან ასოცირებულ უცნობი ფუნქციის ცილებს, რომლებმაც ერთად აღადგინეს JCVI-syn1.0-ის მსგავსი ფენოტიპი. ეს შედეგი მიუთითებს უჯრედების გაყოფისა და მორფოლოგიის პოლიგენურ ბუნებაზე გენომურად მინიმალურ უჯრედში.
იმის გათვალისწინებით, რომ JCVI syn3.0-ს შეუძლია გადარჩეს და გამრავლდეს მის მინიმალისტურზე დაყრდნობით გენომი, ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც მოდელი ორგანიზმის შესაქმნელად, სხვადასხვა ტიპის უჯრედების შესაქმნელად, რომლებსაც აქვთ მრავალფეროვანი ფუნქციები, რომლებიც შეიძლება იყოს სასარგებლო ადამიანებისთვის და გარემოსთვის. მაგალითად, შეიძლება შემოვიდეს გენები, რომლებიც იწვევს პლასტმასის დაშლას, რათა შეიქმნას ახალი ორგანიზმი პლასტმასის ბიოლოგიურად დეგრადაციისთვის გამოყენებული. ანალოგიურად, JCVI syn3.0-ში ფოტოსინთეზთან დაკავშირებული გენების დამატება, რაც მას ატმოსფეროდან ნახშირორჟანგის გამოყენებას ემორჩილება, რითაც ამცირებს მის დონეს და ხელს შეუწყობს გლობალური დათბობის შემცირებას, რაც მთავარი კლიმატური პრობლემაა კაცობრიობის წინაშე. თუმცა, ასეთ ექსპერიმენტებს უდიდესი სიფრთხილით უნდა მოეპყროთ, რათა უზრუნველვყოთ, რომ არ გავათავისუფლოთ სუპერ ორგანიზმი გარემოში, რომლის კონტროლი ძნელია მისი გათავისუფლების შემდეგ.
მიუხედავად ამისა, მინიმალისტური გენომის მქონე უჯრედის არსებობის იდეამ და მისმა ბიოლოგიურმა მანიპულირებამ შეიძლება გამოიწვიოს მრავალფეროვანი უჯრედების ტიპების შექმნა მრავალფეროვანი ფუნქციებით, რომლებსაც შეუძლიათ კაცობრიობის წინაშე მდგარი ძირითადი საკითხების გადაჭრა და მისი საბოლოო გადარჩენა. თუმცა, არსებობს განსხვავება სრულად სინთეზური უჯრედის შექმნასა და ფუნქციურად სინთეზური უჯრედის შექმნას შორის. გენომი. იდეალური სრულიად სინთეზური ხელოვნური უჯრედი შედგებოდა სინთეზირებული გენომი სინთეზირებულ ციტოპლაზმურ კომპონენტებთან ერთად, რაც მეცნიერებს სურთ მიაღწიონ უფრო ადრე, ვიდრე გვიან უახლოეს წლებში, როდესაც ტექნოლოგიური მიღწევები პიკს მიაღწევს.
ბოლოდროინდელი განვითარება შეიძლება იყოს გადადგმული ნაბიჯი სრულად სინთეზური უჯრედის შესაქმნელად, რომელსაც შეუძლია ზრდა და გაყოფა.
***
წყაროები:
- Hutchison III C, Chuang R., et al 2016. მინიმალური ბაქტერიის დიზაინი და სინთეზი გენომი. მეცნიერების 25 მარტი 2016: ტ. 351, გამოცემა 6280, aad6253
DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad6253
- Pelletier JF, Sun L., et al 2021. გენეტიკური მოთხოვნები უჯრედის გაყოფისთვის გენომურად მინიმალურ უჯრედში. უჯრედი. გამოქვეყნებულია: 29 წლის 2021 მარტი. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008
***
