Синтетическая биология

Синтетическая биология — это междисциплинарная наука, которая включает в себя использование принципов из таких дисциплин, как инженерия, молекулярная биология, клеточная биология и системная биология. Он включает в себя ремоделирование существующих организмов из природы или создание совершенно новых синтетических организмов для таких применений, как производство белка или ферментов, биоремедиация, производство макромолекул с добавленной стоимостью, добавление желаемых характеристик к сельскохозяйственным культурам, и это лишь некоторые из них.

Золотой рис

Золотой рис – это генетически модифицированное рисовое растение, которое производит зерна, богатые β-каротином – предшественником витамина А. Растения риса по своей природе обладают способностью производить β-каротин. Тем не менее, производство происходит только в листьях, так как часть производственного пути отключается в зерне. Встраивание в геном растений риса трех генов, кодирующих ферменты – фитоенсинтазу, фитоендесатуразу и ликопин β циклазу, запускает выработку β-каротина в зернах риса.

Искусственный геном и организм

Построение совершенно новых синтетических геномов относительно сложнее, чем ремоделирование генома, и на протяжении многих лет было предпринято несколько попыток постепенно развивать эту методологию. В 2002 году был синтезирован первый искусственный вирусный геном полиовируса. Однако главным прорывом стал синтез синтетического бактериального генома Mycoplasma genitalium в 2008 году. M.genitalium был выбран в качестве предпочтительного организма для разработки этой методологии, потому что у него был один из самых маленьких геномов, насчитывающий около 485 генов, закодированных в ~6 000 000.н. ДНК. ~100 из этих генов были несущественными и поэтому были исключены для создания минимального синтетического генома.

Используя разработанную методологию, эти исследователи пошли на шаг вперед и создали синтетический одноклеточный организм. Последовательность генома этого синтетического организма была получена из Mycoplasma mycoides. Хотя размер генома М. mycoides крупнее M.genitalium, он был выбран для этого эксперимента из-за более быстрой скорости роста.

Частичный синтез генома дрожжей Saccharomyces cerevisiae в 2017 году является последним дополнением к списку искусственно синтезированных геномов, и в настоящее время исследователи пытаются синтезировать геномы клеточных линий человека и геномы других растений и животных. Хотя синтетическая биология имеет бесчисленные преимущества, существует ряд этических проблем, связанных с ней. в том числе для разработки биологического оружия.