Co to jest genomika syntetyczna?

Syntetyczna genomika jest dziedziną biochemii koncentrującą się na stworzeniu genomu - całkowitym połączeniu genetycznych lub dziedzicznych informacji organizmu niezbędnych dla tego organizmu do utrzymania życia. Genom organizmu składa się z cząsteczek kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA), które tworzą kod. Części tego kodu, zwane genami, kontrolują tworzenie i interakcje białek w komórkach organizmu, pozwalając organizmowi działać. W genomice syntetycznej naukowcy manipulują i odtwarzają genomy do celów badawczych lub do praktycznych zastosowań w medycynie i produkcji biopaliw.

DNA składa się z powtarzających się jednostek strukturalnych zwanych nukleotydami, które tworzą pary zasad i tworzą wzorce stanowiące kod genetyczny. Nukleotydy i sekwencje DNA są sztucznie wytwarzane dla różnych zastosowań biochemicznych, ale genomika syntetyczna jest bardziej zaangażowanym procesem. Aby stworzyć funkcjonalny syntetyczny genom, naturalny genom MUST będzie znany w całości i albo replikowane dokładnie lub modyfikowane w taki sposób, że nie ma to wpływu na żadne kluczowe funkcje.

W 2010 r. Zespół badawczy z siedzibą w J. Craig Venter Institute w Rockville w stanie Maryland stworzył pierwszy syntetyczny genom bakteryjny. Bakteria, mycoplasma mycoides, ma genom składający się z miliona par zasad. Zespół był w stanie powtórzyć naturalny genom bakterii za pomocą syntetycznie wytwarzanych nukleotydów i wprowadzić genom syntetyczny do innej komórki bakterii, zastępując, że DNA bakterii syntetycznym mykoides Mycoides DNA. Z nowym genomem komórka zaczęła funkcjonować jako normalna komórka mykoplazmy mycoides, z nienaruszonymi wszystkimi jej funkcjami.

Powikłania w syntezie genomu mogą łatwo powstać ze względu na złożoność zaangażowanych systemów. Na przykład, jeśli jedna para zasad jest nie na miejscu lub brakuje, komórka może nie funkcjonowaćw ogóle jon. Podobnie procesy biochemiczne, w których komórka odczytuje i wdraża informacje w DNA, oraz interakcje chemiczne środowiska komórkowego z DNA, muszą być poprawne.

Technologia genomiki syntetycznej można dostosować do zastosowań przemysłowych i komercyjnych, takich jak produkcja biopaliwa. Od 2011 r. Niektóre firmy badają możliwość tworzenia syntetycznych glonów, które są bardziej wydajne niż naturalnie występujące glony przy pułapkowaniu i przetwarzaniu dwutlenku węgla w użyteczne substancje. Wielu badaczy uważa, że ​​glony inżynierskie w ten sposób mogą sprawić, że produkcja biopaliw będzie bardziej opłacalna i opłacalna komercyjnie.

Inne projekty w genomice syntetycznej obejmują syntetyzację tylko części genomu w celu modyfikacji organizmu do stosowania w zdolności przemysłowej lub naukowej. Przykładem jest modyfikacja genomów roślin, aby uprawy były bardziej odporne na suszę lub szkodniki. W medycynie drobnoustroje mogą być genetycznie zmienione nadziałać jako środki zaradcze dla niektórych chorób lub pomagają w terapii genowej.