Selle met ten volle kunsmatige gesintetiseerde genoom is die eerste keer in 2010 aangemeld waaruit 'n minimalistiese genoom sel is afgelei dat het abnormale morfologie getoon met seldeling. Onlangse toevoeging van 'n groep gene tot hierdie minimalistiese sel het die normale seldeling herstel
Selle is die basiese strukturele en funksionele eenhede van lewe, 'n teorie wat deur Schleiden en Schwann in 1839 voorgestel is. Sedertdien het wetenskaplikes daarin belang gestel om die sellulêre funksies te verstaan deur te probeer om die genetiese kode volledig te ontsyfer om te verstaan hoe die sel groei en verdeel tot aanleiding gee tot meer selle van 'n soortgelyke soort. Met die koms van DNA volgordebepaling, was dit moontlik om die volgorde van die te dekodeer genoom daardeur 'n poging aangewend om die sellulêre prosesse te verstaan om die basis van lewe te begryp. In die jaar 1984 het Morowitz die studie van mikoplasmas voorgestel, die eenvoudigste selle in staat tot outonome groei, om die basiese beginsels van die lewe te verstaan.
Sedertdien is verskeie pogings aangewend om die genoom grootte tot 'n minimalistiese getal wat aanleiding gee tot 'n sel wat in staat is om al die basiese sellulêre funksies te verrig. Die eksperimente het eers gelei tot die chemiese sintese van Mycoplasma mycoides genoom van 1079 Kb in die jaar 2010 en is as JCVI-syn1.0 genoem. Verdere skrappings gemaak in JCVI-syn1.0 deur Hutchinson III et al. (1) het aanleiding gegee tot JCVI-syn3.0 in 2016 wat 'n genoom grootte van 531 Kb met 473 gene en het 'n verdubbelingstyd van 180 minute gehad, alhoewel met 'n abnormale morfologie tydens seldeling. Dit het steeds 149 gene met onbekende biologiese funksies gehad, wat die teenwoordigheid van nog onontdekte elemente wat noodsaaklik is vir lewe, voorstel. JCVI-syn3.0 bied egter 'n platform om lewensfunksies te ondersoek en te verstaan deur die beginsels van heel-genoom ontwerp.
Onlangs, op 29 Maart 2021, het Pelletier en kollegas (2) JCVI syn3.0 gebruik om die gene wat nodig is vir seldeling en morfologie te verstaan deur 19 gene in die genoom van JCVI syn3.0, wat aanleiding gee tot JCVI syn3.0A wat 'n morfologie soortgelyk aan JCVI syn1.0 het. by seldeling. 7 van hierdie 19 gene, sluit twee bekende seldelingsgene in en 4 gene wat vir membraan-geassosieerde proteïene van onbekende funksie kodeer, wat saam die fenotipe soortgelyk aan dié van JCVI-syn1.0 herstel het. Hierdie resultaat dui op die poligeniese aard van seldeling en morfologie in 'n genomies minimale sel.
Gegewe die feit dat die JCVI syn3.0 in staat is om te oorleef en te vermenigvuldig op grond van sy minimalistiese genoom, kan dit as 'n model-organisme gebruik word om verskillende seltipes te skep met uiteenlopende funksies wat voordelig vir mense en die omgewing kan wees. 'n Mens kan byvoorbeeld gene inbring wat lei tot die oplos van plastiek sodat die nuwe organisme wat gemaak is, vir die afbreek van plastiek op 'n biologiese wyse gebruik kan word. Net so kan eenkeer voorsiening maak vir die toevoeging van gene wat verband hou met fotosintese in JCVI syn3.0 wat dit toelaatbaar maak om koolstofdioksied uit die atmosfeer te gebruik en sodoende die vlakke daarvan te verminder en te help om aardverwarming te verminder, 'n groot klimaatskwessie wat die mensdom in die gesig staar. Sulke eksperimente moet egter met die grootste omsigtigheid behandel word om te verseker dat ons nie 'n super-organisme in die omgewing vrystel wat moeilik is om te beheer sodra dit vrygestel is nie.
Nietemin kan die idee van 'n sel met minimalistiese genoom en sy biologiese manipulasie lei tot die skepping van verskillende seltipes met uiteenlopende funksies wat in staat is om groot kwessies wat die mensdom in die gesig staar en sy uiteindelike oorlewing op te los. Daar is egter 'n onderskeid tussen die skepping van 'n ten volle sintetiese sel teenoor die skepping van 'n funksioneel sintetiese genoom. 'n Ideale heeltemal sintetiese kunsmatige sel sal bestaan uit 'n gesintetiseerde genoom saam met gesintetiseerde sitoplasmiese komponente, 'n prestasie wat wetenskaplikes graag vroeër as later in die komende jare wil bereik, aangesien die tegnologiese vooruitgang sy hoogtepunt bereik.
Die onlangse ontwikkeling kan 'n stap wees vir die skepping van 'n ten volle sintetiese sel wat in staat is om te groei en te verdeel.
***
Verwysings:
- Hutchison III C, Chuang R., et al 2016. Ontwerp en sintese van 'n minimale bakteriële genoom. Wetenskap 25 Mrt 2016: Vol. 351, Uitgawe 6280, aad6253
DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad6253
- Pelletier JF, Sun L., et al 2021. Genetiese vereistes vir seldeling in 'n genomies minimale sel. Sel. Gepubliseer: 29 Maart 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008
***
