Ciência – Mundo Cientifico – Primeiro cromossomo levedura sintética abre caminho para Genomas Designer

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Primeiro cromossomo levedura sintética abre caminho para Genomas Designer

Por Live Science

27 de março de 2014

Um pedaço do código genético para a levedura foi criado e montado a partir do zero, abrindo caminho para os organismos "designer" que poderiam produzirnovos medicamentos , produtos alimentares e os biocombustíveis, os criadores dizem.

Os pesquisadores tomaram pequenos trechos de DNA feito pelo homem e se juntou a eles em conjunto para criar uma versão sintética de um cromossomo, a estrutura que contém DNA no interior das células, a partir de levedura de cerveja. A capacidade de criar esses cromossomos é um passo importante para o campo dabiologia sintética , que visa projetar micróbios para produzir produtos úteis. O trabalho também traz cientistas mais perto de criar sintéticosplantas e animais .

"Para mim, um dos aspectos mais interessantes é o fato de que temos tão extensivamente editado a seqüência do cromossomo natural e, em seguida, sintetizou toda a coisa do zero", disse o líder do estudo Jef Boeke, biólogo sintético na NYU Langone Medical Center, que anteriormente era a Johns Hopkins University . [ Infográfico: Como levedura sintética cromossomo foi Criado ]

Boeke era líder do estudo detalhado hoje (27 de março) na revista Science.

Os seres humanos primeiro Caseiro levedura para o vinho e outras bebidas alcoólicas durante os dias do Crescente Fértil (cerca de 4.000 anos atrás), e tem sido usado desde então para fazer pão, vinho e cerveja, Boeke disse Ciência Viva. Hoje, disse ele, o fungo também é usado para makevaccines, medicamentos e biocombustíveis, bem como a capacidade para criar custom-made levedura daria útil também para a indústria de biotecnologia.

A construção de uma levedura

Para criar o cromossomo artificial, Boeke e sua equipe usaram para projetar uma versão modificada de levedura cromossomo III, a que chamavam synIII, e incorporou em levedura de cerveja ( Saccharomyces cerevisiae ). Eles escolheram esse cromossomo porque é o menor dos 16 cromossomos de levedura, controlar a forma como as células acasalar e experiência mudanças genéticas.computador software

Levou os pesquisadores sete anos para unir o cromossomo sintético a partir de pedaços de DNA. A linguagem do DNA é composto por quatro "letras" - A, T, G e C - que formam ligações chamados pares de bases. O cromossomo synIII contém 272.871 pares de bases, um pouco menos do que os 316.617 pares de bases de cromossomos de levedura nativa, ou fermento natural em que o simulado é baseado. Estudantes de graduação da Universidade Johns Hopkins fez muito do trabalho fundindo peças curtas de DNA em segmentos mais longos, como parte de um projeto de classe, e alguns desses ex-alunos foram co-autores no estudo. [ Desvendando o Genoma Humano: 6 Milestones Molecular ]

A equipe de Boeke feitas mais de 500 ajustes para o genoma nativo, removendo secções repetidas e os chamados " junk DNA "(não conhecido para codificar as proteínas, as moléculas que executam tarefas vitais no interior das células) incluindo os chamados genes saltadores, as quais se movem de forma aleatória em torno no cromossoma. Os pesquisadores também acrescentou marcas ao DNA para rotulá-la como natural ou sintética.

O cromossomo concluído foi "notavelmente normal", disse Boeke, acrescentando que o fermento com o DNA sintético "comportar-se de forma quase idêntica a células de levedura selvagens."

Usando uma técnica conhecida como "lutando", os cientistas podem baralhar os genes de leveduras como um baralho de cartas. Os pesquisadores poderiam fazer milhões e milhões de diferentes baralhos de cartas genéticas, o que poderia dar levedura totalmente novas propriedades. 

Por exemplo, os pesquisadores poderiam fazer linhagens sintéticas de levedura para produzir medicamentos raras como o medicamento contra a malária artemisinina , ou vacinas, como a vacina contra a hepatite B. Levedura sintética também pode despejar os biocombustíveis mais eficientes, como o álcool, butanol ou biodiesel, o que poderia permitir a transição da humanidade fora de uma economia de petróleo, disse Boeke.

Além práticos aplicações , levedura sintética pode ser usada para estudar como diferentes genes funcionam e interagem, para compreender a forma de redes de genes influenciam o comportamento, os investigadores adicionado.

Genomas Designer

Nos últimos anos, os cientistas criaram cromossomos sintéticos a partir de bactérias e vírus, mas esta é a primeira vez que alguém construiu um cromossomo de uma célula eucariótica, um organismo cujas células têm núcleos. 

Craig Venter e sua equipe no Instituto Craig Venter J., que criou aprimeira bactéria sintética em 2010, elogiou a nova conquista.

"Este trabalho é um exemplo notável de como a biologia sintética pode ser usada para reescrever seqüências do cromossomo em uma escala considerável", disse Venter e seus colegas (que não estavam envolvidos na pesquisa) em um comunicado. A pesquisa levará a uma melhor compreensão das regras de estrutura do genoma e comportamento em leveduras - "um dos sistemas de modelo mais importantes para a compreensão dos processos biológicos", acrescentaram.

Em última análise, os pesquisadores planejam para sintetizar um genoma completo fermento com todos os 16 cromossomos. A equipe de Boeke pretende sintetizar cromossomos maiores, e fazê-lo mais rápido e de forma mais barata.

Apesar de sua utilidade, o trabalho levanta questões sobre a ética da criação de genomas artificiais , especialmente em organismos mais complexos, como animais.

"Sempre haverá desafios para novas idéias e novas formas de fazer as coisas, e as preocupações - alguns muito legítimos - sobre questões de segurança", disse Boeke. Mas os seres humanos têm sido engenharia plantas e animais por um longo tempo, que vai desde a criação seletiva de espécies transgênicas, acrescentou.

Neste momento, o custo de sintetizar cromossomos é proibitivo, mas isso pode mudar se a tecnologia melhora, disse Boeke. Ele prevê que a grife mini-cromossomos será desenvolvido em primeiro lugar, com base na terapia genética, que visa o tratamento de doenças através da substituição de genes defeituosos com os funcionais.

Sintetizando genomas de plantas e animais é um caminho longo, Boeke disse, mas "o dia virá."

Texto em PDF:

http://www.4shared.com/office/Sqk3I46cba/Primeiro_cromossomo_levedura_s.html

Disponível em < http://www.livescience.com/44404-first-synthetic-yeast-chromosome-designer-genomes.html > Acesso dia 27 de março de 2014.