'Теломератор': новый инструмент может расширить границы синтетической биологии

Генетики из NYU Langone разработали новый инструмент — «теломератор» — который может переопределить пределы синтетической биологии и продвинуть успехи в конструировании живых организмов в лаборатории на основе их генетической, химической структуры пар оснований.

Синтетические биологи стремятся использовать такие «дизайнерские» микроорганизмы для производства новых лекарств, нутриентов и биотоплива.

В отчете в Proceedings of the National Academy of Sciences от 3 ноября ученые NYU Langone заявляют, что теломератор также улучшит изучение генетики дрожжей — модельного микроорганизма для генетики человека — и поможет исследователям определить, как гены и хромосомы, в которых они находятся, взаимодействуют друг с другом.

Исследовательская группа под руководством Джефа Бёке, профессора и директора Института системной генетики NYU Langone, создала теломератор для преобразования кольцевых хромосом в линейные. Бёке утверждает, что это лучше соответствует естественной структуре более сложных организмов, включая человека. Искусственный фрагмент кода теломератора, состоящий примерно из 1500 связанных вместе химических пар оснований, можно вставить как единый блок в любую позицию на кольцевой ДНК и почти в любое место среди других генов хромосомы, число пар оснований в которых может достигать сотен тысяч.

Ключевыми компонентами теломератора являются его теломерные затравки (seed sequences), которые экспонируются при активации «кассеты» теломератора — его упакованных компонентов.

Для тестирования устройства Лесли Митчелл вставила кассету теломератора в 54 разных места на синтетической кольцевой хромосоме дрожжей длиной около 90 000 пар оснований и проверила, можно ли сегментировать и выпрямить хромосому в каждой позиции. Колонии выросли для 51 из линейных хромосом дрожжей, не удалось это только для хромосом, где важные гены были расположены слишком близко к теломерным концам.

Дополнительное тестирование подтвердило, что модифицированные хромосомы дрожжей имели линейный формат и точную длину, предсказанную исследователями.

Исследование Бёке является частью международных усилий по созданию всех хромосом дрожжей — нитевидных структур, несущих гены в ядре всех растительных и животных клеток, — и приближает генетические исследования на шаг к конструированию всего функционирующего генома этого организма. Ранее в этом году команда Бёке сообщила о создании первой из 16 хромосом дрожжей, которую они называют synIII, и успешном внедрении ее в пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae.