Исследователи Университета Маккуори в сотрудничестве с международной командой завершили создание последнего хромосомы в первом в мире синтетическом геноме дрожжей. Это достижение знаменует собой значимый этап в глобальном проекте Sc2.0, целью которого является создание синтетического эукариотического генома из Saccharomyces cerevisiae (пекарские дрожжи) и нового неохромосома tRNA.
Используя передовые технологии редактирования генома, включая протокол CRISPR D-BUGS, команда выявила и исправила генетические ошибки, которые влияли на рост дрожжей. Эти изменения восстановили способность штамма расти на глицерине, важном источнике углерода, при повышенных температурах.
Результаты, опубликованные в Nature Communications, демонстрируют, как можно проектировать, строить и отлаживать инженерные хромосомы для создания более устойчивых организмов, которые могут помочь обеспечить цепочки поставок для производства продуктов питания и лекарств в условиях изменения климата и будущих пандемий.
Профессор Сакки Преториус, сопредседатель исследования и заместитель проректора (исследования) Университета Маккуори, отметил: "Это знаковый момент в синтетической биологии. Это последняя часть головоломки, которая занимала исследователей синтетической биологии на протяжении многих лет." Выдающийся профессор Иан Полсен, директор Центра выдающихся исследований ARC в области синтетической биологии, подчеркнул, что успешное создание последней синтетической хромосомы завершает мощную платформу для инженерии биологии, что может революционизировать производство лекарств и устойчивых материалов.
Исследовательская группа использовала специализированные инструменты редактирования генов для диагностики и устранения проблем в синтетической хромосоме, которые мешали размножению и росту дрожжей в сложных условиях. Они обнаружили, что размещение генетических маркеров вблизи неопределенных генетических областей случайно мешало активации жизненно важных генов, особенно влияя на процессы, такие как обмен меди и деление клеток.
Соавтор исследования д-р Хью Гулд из Департамента первичных отраслей NSW отметил: "Одним из наших ключевых открытий было то, как размещение генетических маркеров может нарушить экспрессию жизненно важных генов. Это открытие имеет важные последствия для будущих проектов по инженерии геномов, помогая установить принципы проектирования, которые можно применять к другим организмам."
Завершение хромосомы, известной как synXVI, позволяет ученым исследовать новые возможности в метаболической инженерии и оптимизации штаммов. Синтетическая хромосома включает в себя особенности, которые позволяют исследователям генерировать генетическое разнообразие по запросу, ускоряя разработку дрожжей с улучшенными возможностями для биотехнологических приложений.
Д-р Бриардо Ллоренте, главный научный сотрудник Australian Genome Foundry, отметил: "Синтетический геном дрожжей представляет собой качественный скачок в нашей способности инженерии биологии." Создание такой большой синтетической хромосомы стало возможным благодаря роботизированной инструментальной базе Australian Genome Foundry, что открывает захватывающие возможности для разработки более эффективных и устойчивых процессов биопроизводства, от производства фармацевтических препаратов до создания новых материалов.
Исследование предоставляет ценные сведения для будущих проектов в области синтетической биологии, включая потенциальные приложения в инженерии геномов растений и млекопитающих. Новые принципы проектирования команды для синтетических хромосом помогут другим исследователям избежать размещения потенциально разрушительных генетических элементов рядом с важными генами.