Co to jest syntetyczna genomika?

Genomika syntetyczna to dziedzina biochemii, która koncentruje się na tworzeniu genomu - kompletnym zestawie informacji genetycznej lub dziedzicznej organizmu niezbędnej do życia. Genom organizmu składa się z cząsteczek kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), które tworzą kod. Części tego kodu, zwane genami, kontrolują tworzenie i interakcje białek w komórkach organizmu, umożliwiając mu funkcjonowanie. W genomice syntetycznej naukowcy manipulują i odtwarzają genomy w celach 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 wzory tworzące kod genetyczny. Nukleotydy i sekwencje DNA są wytwarzane sztucznie do różnych zastosowań biochemicznych, ale syntomia genomiczna jest procesem bardziej zaangażowanym. Aby stworzyć funkcjonalny genom syntetyczny, genom naturalny musi być znany w całości i albo replikowany dokładnie, albo modyfikowany w taki sposób, aby nie wpływały na żadne kluczowe funkcje.

W 2010 r. Zespół badawczy z J. Craig Venter Institute w Rockville, Maryland stworzył pierwszy syntetyczny genom bakteryjny. Bakteria, Mycoplasma mycoides, ma genom składający się z miliona par zasad. Zespół był w stanie replikować naturalny genom bakterii przy użyciu syntetycznie wytworzonych nukleotydów i wprowadzić syntetyczny genom do innej komórki bakterii, zastępując DNA tej bakterii syntetycznym DNA Mycoplasma mycoides. Po wprowadzeniu nowego genomu komórka zaczęła funkcjonować jako normalna komórka Mycoplasma mycoides, a wszystkie jej funkcje pozostały nienaruszone.

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

Technologię syntetycznej genomiki można dostosować do zastosowań przemysłowych i komercyjnych, takich jak produkcja biopaliw. Począwszy od 2011 r., Niektóre firmy badają możliwość tworzenia syntetycznych glonów, które są bardziej wydajne niż glony występujące w przyrodzie przy wychwytywaniu i przetwarzaniu dwutlenku węgla na substancje użyteczne. Wielu badaczy uważa, że ​​inżynieria glonów w ten sposób może sprawić, że produkcja biopaliw będzie bardziej opłacalna i opłacalna z handlowego punktu widzenia.

Inne projekty w dziedzinie syntetycznej genomiki obejmują syntezę tylko części genomu w celu modyfikacji organizmu w celu wykorzystania go w charakterze przemysłowym lub naukowym. Przykładem jest modyfikacja genomów roślin w celu zwiększenia odporności upraw na suszę lub szkodniki. W medycynie drobnoustroje można modyfikować genetycznie, aby działały jako lekarstwa na niektóre choroby lub pomagały w terapii genowej.