Клеткі з цалкам штучным сінтэз геном пра якія ўпершыню паведамлялася ў 2010 годзе, з якіх мінімалістычны геном клетка была атрымана што паказалі анамальную марфалогію пры дзяленні клетак. Нядаўняе даданне групы генаў да гэтай мінімалістычнай клеткі аднавіла нармальнае дзяленне клетак
Клеткі з'яўляюцца асноўнымі структурнымі і функцыянальнымі адзінкамі жыцця, тэорыя, прапанаваная Шлейдэнам і Шваннам у 1839 годзе. З тых часоў навукоўцы былі зацікаўлены ў разуменні функцый клеткі, спрабуючы цалкам расшыфраваць генетычны код, каб зразумець, як клетка расце і дзеліцца. даюць пачатак большай колькасці клетак падобнага роду. З з'яўленнем в ДНК паслядоўнасці, было магчыма расшыфраваць паслядоўнасць геном тым самым робячы спробу зразумець клеткавыя працэсы, каб зразумець аснову жыцця. У 1984 годзе Моравіц прапанаваў даследаванне мікоплазм, найпростых клетак здольны да самастойнага росту, да разумення асноўных прынцыпаў жыцця.
З тых часоў было зроблена некалькі спроб скараціць геном памер да мінімальнага колькасці, што дае пачатак клетцы, якая здольная выконваць усе асноўныя клетачныя функцыі. Эксперыменты ўпершыню прывялі да хімічнага сінтэзу Mycoplasma mycoides геном 1079 Кб у 2010 годзе і атрымаў назву JCVI-syn1.0. Далейшыя выдаленні, зробленыя ў JCVI-syn1.0 Hutchinson III et al. (1) спарадзіла JCVI-syn3.0 у 2016 годзе, які меў a геном памерам 531 Kb з 473 генамі і меў час падваення 180 хвілін, хоць і меў анамальную марфалогію пры дзяленні клетак. У ім усё яшчэ было 149 генаў з невядомымі біялагічнымі функцыямі, што сведчыць аб наяўнасці яшчэ неадкрытых элементаў, неабходных для жыцця. Тым не менш, JCVI-syn3.0 забяспечвае платформу для даследавання і разумення жыццёвых функцый шляхам прымянення прынцыпаў цэласнасці.геном дызайн.
Нядаўна, 29 сакавіка 2021 г., Пелет'е і яго калегі (2) выкарысталі JCVI syn3.0, каб зразумець гены, неабходныя для дзялення і марфалогіі клетак, увёўшы 19 генаў у геном JCVI syn3.0, ствараючы JCVI syn3.0A, які мае марфалогію, падобную да JCVI syn1.0. пры дзяленні клетак. 7 з гэтых 19 генаў уключаюць два вядомыя гены дзялення клетак і 4 гены, якія кадуюць звязаныя з мембранай вавёркі невядомай функцыі, якія разам аднаўляюць фенатып, аналагічны фенатыпу JCVI-syn1.0. Гэты вынік сведчыць аб палігеннай прыродзе клеткавага дзялення і марфалогіі ў геномна мінімальнай клетцы.
Улічваючы той факт, што JCVI syn3.0 здольны выжыць і памнажацца на аснове яго мінімалісцкага геном, яго можна выкарыстоўваць у якасці мадэльнага арганізма для стварэння розных тыпаў клетак з рознымі функцыямі, якія могуць быць карыснымі для чалавека і навакольнага асяроддзя. Напрыклад, можна ўвесці гены, якія прыводзяць да растварэння пластмас, каб створаны новы арганізм можна было выкарыстоўваць для дэградацыі пластмас біялагічным спосабам. Аналагічным чынам, аднойчы можна прадугледзець даданне генаў, якія адносяцца да фотасінтэзу, у JCVI syn3.0, што робіць яго прыдатным для выкарыстання вуглякіслага газу з атмасферы, тым самым зніжаючы яго ўзровень і спрыяючы зніжэнню глабальнага пацяплення, асноўнай кліматычнай праблемы, з якой сутыкаецца чалавецтва. Аднак да такіх эксперыментаў трэба ставіцца з асаблівай асцярожнасцю, каб гарантаваць, што мы не выпусцім суперарганізм у навакольнае асяроддзе, які цяжка кантраляваць пасля яго вызвалення.
Тым не менш, ідэя мець клетку з мінімалістычным геномам і яе біялагічныя маніпуляцыі могуць прывесці да стварэння разнастайных тыпаў клетак з разнастайнымі функцыямі, здольных вырашаць асноўныя праблемы, якія стаяць перад чалавецтвам, і яго канчатковае выжыванне. Аднак існуе адрозненне паміж стварэннем цалкам сінтэтычнай клеткі і стварэннем функцыянальна сінтэтычнай геном. Ідэальная цалкам сінтэтычная штучная клетка будзе складацца з сінтэзаванай геном разам з сінтэзаванымі кампанентамі цытаплазмы, і навукоўцы хацелі б дасягнуць гэтага хутчэй, чым пазней, у бліжэйшыя гады, калі тэхналагічны прагрэс дасягне свайго піку.
Нядаўняе развіццё можа стаць прыступкай да стварэння цалкам сінтэтычнай клеткі, здольнай да росту і дзялення.
***
Спасылкі:
- Hutchison III C, Chuang R., et al 2016. Дызайн і сінтэз мінімальнай бактэрыяльнай геном. Навука 25 Сакавік 2016: Вып. 351, выпуск 6280, aad6253
DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad6253
- Pelletier JF, Sun L., і інш 2021. Генетычныя патрабаванні для дзялення клеткі ў геномна мінімальнай клетцы. Ячэйка. Апублікавана: 29 сакавіка 2021 г. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008
***
