Működő mesterséges élesztőkromoszómát készítettek

A staffer of Russia's Molecular Genetics Institute fixes plates with mouse cells, cultivating them in a special solution for cloning experiments in the institute's laboratory in Moscow 13 January 2003. Efforts to clone humans will produce a "monster 99 percent of the time", said deputy chief of the institute Vyacheslav Tarantul. Responding to the announcement of the first birth of a human clone, Tarantul warned that nearly all cloning efforts have led to horrific biological deformations. AFP PHOTO/ Alexander NEMENOV

Első ízben sikerült teljesen mesterséges úton, laboratóriumban szintetizálni egy sejtmagvas lény, az élesztő egyik kromoszómáját. A kutatók nemcsak lemásolták az eredeti kromoszóma szerkezetét, hanem több száz változtatást is végrehajtottak rajta, azt vizsgálva, így is működőképes marad-e.

Az elmúlt öt évben a kutatóknak sikerült mesterséges baktériumkromoszómát (Craig Venter, 2010), valamint vírus-DNS-t szintetizálniuk. A szakemberek azonban most első ízben számoltak be arról a Science hasábjain, hogy laboratóriumban tudták „felépíteni” egy eukarióta (azaz sejtmagvas) élőlény kromoszómáját.

Jef Boeke, a NYU Langone Orvosi Központja rendszergenetikai intézetének igazgatója és munkatársai az élesztő vagy sörélesztő (Saccharomyces cerevisiae) egyik kromoszómáját állították össze a DNS alapelemeit képező nukleotidokból a laboratóriumban.

A kép illusztráció Forrás: AFP/Alexander Nemenov

A kutatók szerint ez az eddigi legnagyobb áttörés az élesztőgenetikában azóta, hogy 1996-ban meghatározták élesztő genomjának szerkezetét. A most elkészített kromoszóma egyúttal az eddig legjobban megváltoztatott kromoszóma az eredetihez képest. Az igazi mérföldkő azonban az, hogy minden további nélkül sikerült beépülnie az élő élesztősejtekbe, és ott megtartotta a működőképességét.

A kutatóknak hét évi munkába telt elkészíteniük a synIII nevű kromoszómát, amely az élesztő egyik legrövidebb kromoszómájának, a 3-asnak az erősen megváltoztatott megfelelője. A kutatók 273 871 bázispárból állították össze a synIII-at, amely valamivel rövidebb, mint az eredeti 3-as élesztőkromoszóma (316 667 bázispár). Boeke és csoportja több mint 500 változtatást hajtott végre a kromoszóma DNS-én, többek közt kihagyott egy 47 841 bázispárból álló ismétlődő szakaszt.

A gigantikus munkában mintegy 60 egyetemi hallgató vett részt, akik 750-1000 bázispáros DNS-szakaszokat készítettek, hogy végül ezekből az építőkockákból állítsák össze az egész kromoszómát.

A kígyószerű élesztőkromoszóma. A kis szimbólumok a módosítások helyét jelölik, a sárga szakaszok pedig a szintetikus kromoszómából elhagyott darabokat mutatják Forrás: Lucy Reading-Ikkanda

A kutatók az úgynevezett keverési technika segítségével képesek voltak úgy változtatni a mesterséges kromoszómán lévő géneket, hogy azok működőképessége és életképessége változatlan maradt. Ezzel az eljárással a szakemberek a jövőben sokkal gyorsabban tudnak olyan szintetikus élesztősejteket kifejleszteni, amelyeket különböző ritka gyógyszerek - például maláriaellenes szerek - vagy vakcinák (például a hepatitis B ellen) előállítására használhatnak. A szintetikus élesztő meggyorsíthatja a hatékonyabb bioüzemanyagok - alkohol, butanol és biodízel - kifejlesztését is.

A kutatók végső célja olyan élesztők létrehozása, amelyeknél az összes kromoszómát a különféle orvosi és ipari igényeknek megfelelően módosított, mesterségesen szintetizált kromoszómákkal helyettesítik.