Onnatuurlijk eiwit fungeert in de cel als echt enzym

Onnatuurlijke eiwitten ffungeren in E. coli-bacterie

Onnatuurlijke eiwitten blijken in een E. colibacterie werkzaam te kunnen zijn. Daarvoor wordt wel eerst het natuurlijke eiwit (gltA) ‘onklaar’ gemaakt (afb: Synthetic Biology)

Er wordt volop gesleuteld aan het natuurlijke genetische systeem. Onlangs bouwden onderzoekers, bijvoorbeeld, twee nieuwe DNA-letters in in een bacteriecel, en die nieuwe letters codeerden voor niet-natuurlijke eiwitten. De cel maakte die, nutteloze eiwitten, nog braaf aan ook. Nu hebben onderzoekers rond Michael Hecht van de Princeton-universiteit een cel niet-natuurlijk eiwitten laten aanmaken, die ook nog fungeren als enzym. Het onnatuurlijk leven komt steeds dichterbij.
Lees verder

Vijftig jaar geleden werd al DNA gesynthetiseerd

Ik dacht, en waarschijnlijk velen met mij, dat het knutselen aan DNA iets van de laatste 20, 25 jaar was, maar het schijnt dat al in 1967 het eerste synthetische DNA in elkaar is gedraaid. Destijds bouwden onderzoekers het DNA van een virus na aangeduid met Phi X174. Dat was niet een heel moeilijke klus, want dat DNA bestaat uit slechts vijf of zes (sic) genen. Het zou voor het eerst zijn geweest dat er DNA in het lab is ‘gebouwd’.  Lees verder

Voor het eerst eiwitten aangemaakt in cel met zesletterig DNA

Nieuw DNA-alfabet

De onnatuurlijk basen X en Y coderen voor onnatuurlijke aminozuren PrK en PaZF (afb: Nature)

Het hoeft misschien niet, maar we vertellen het toch nog maar een keer: DNA bestaat uit vier bouwstenen die coderen voor duizenden eiwitten, de werkpaarden van levende organismes.  Floyd Romesberg  Scripps-instituut in Californië en medeonder-zoekers hebben twee nieuwe bouwstenen toegevoegd aan het DNA van de bekende Eschericha coli-bacterie  en de eencellige bleek met dit ‘zesletterige’, onnatuurlijke DNA gewoon door te gaan met het aanmaken van eiwitten, zij het met andere aminozuren dan de twintig natuurlijke waar onze eiwitten normaal uit bestaan. Uiteindelijk zal dit soort onderzoek moeten leiden tot onnatuurlijke eiwitten die dienst zouden kunnen doen als geneesmiddelen. “Wij hebben iets nieuws ontworpen dat functioneert naast het oude en doet wat dat oude kan doen”, stelt Romesberg Lees verder

Kunstcellen ‘praten’ met echte cellen

Kunstcellen die 'praten' met bacteriën

Een schematische voorstelling van vier genetische ‘bouwsels’ die zijn beproefd op het  vermogen om de stof 3OC6 HSL te produceren en te detecteren. De kunstcellen zijn grijs, de bacteriën groen (afb: uit ACS-artikel)

In het creëren van kunstmatige leven kijken onderzoekers nauwgezet naar hoe het echte leven dingen voor elkaar krijgt. Een van die dingen is dat echte, natuurlijke cellen met elkaar kunnen communiceren via de verbinding 3OC6 HSL (N-3-(oxohexanoyl)homoserinelacton). Nu hebben onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Trente (It) kunstmatige cellen gemaakt die reageren op signalen van bacteriën.
Lees verder

Bacterie gemaakt met synthetische nucleotiden

Onnatuurlijke DNA-basen

Onnatuurlijke DNA-basen die (ook) al eerder bedacht zijn. Linksonder de vruchten van Romesbergs onderzoek (afb: chemistryworld.com)

Normaal is DNA opgebouwd uit slechts vier bouwstenen (nucleotiden, ook wel DNA-letters genoemd: A, C, G en T). Nu hebben onderzoekers van het Amerikaanse Scripps-instituut aan een bacteriëel DNA-molecuul twee synthetische nucleotiden toegevoegd. Dat schijnt al eerder gebeurd te zijn, maar nu lijkt dit deels kunstmatige DNA ‘levensvatbaar’ te zijn: E. coli-bacteriën met dit vreemde DNA bleken, na enige aanpassingen, normaal te groeien en te delen. Ook de ‘nakomelingen’ van de bacterie met twee foute nucleotiden zouden die vreemdgangers mee krijgen. Moeten we ons zorgen maken? Daar praten de onderzoekers niet over. Lees verder

Kunstmatig eiwit redt stervende cellen

Kunstmatige eiwitten

Een aantal synthetische eiwitten in schema. De letters staan voor de aminozuren (afb: PlosOne)

Cellen die het natuurlijke SerB-gen niet hebben blijken te gaan groeien met behulp van een kunstmatig eiwit SynSerB. Dat kunstmatige eiwit neemt niet de taak van het ontbrekende eiwit over, maar stimuleert een ander eiwit dat te doen. Het leven op moleculair niveau lijkt steeds maakbaarder te worden. We hebben hierbij overigens over E. coli-bacteriën, die vaker optreden in genetische proefnemingen.
Lees verder

Bewerkte bacterie detecteert kankercellen in urine

Darmbacterie Escherichia coli (E. coli)

Darmbacterie Escherichia coli (E. coli)

Twee groepen synthetisch biologen hebben genetisch bewerkte bacteriën gekweekt die in staat zijn ziektes aan te tonen in urine. De een, een E. coli, is in staat tot het ontdekken van kankercellen in muizenpis, de ander, ook een E. coli, om suikerziekte aan te tonen in het afvalwater van mensen. De tweede bacteriële diagnostechniek zou kunnen worden uitgebreid naar het detecteren van andere ziektes. Lees verder

Kunstmatige cellen ‘net echt’

Kunstmatig celsysteem

De drie Israelische onderzoekers (rechts Roy Bar-Ziv, links Eyal Karzbrun en in het midden Alexandra Tayar)

Onderzoekers aan het Weizmann-instituut in Israel rond Roy Bar-Ziv hebben een kunstmatig, netwerkachtig celsysteem gemaakt dat, hetzelfde dynamische gedrag bij de productie van eiwitten vertoont als echte cellen. Voor synthetisch biologen is de creatie van ‘nieuw leven’ weer een piepklein stapje dichterbij gekomen, zo lijkt het. Vooralsnog is het bedoeld om allerlei DNA-constructen te testen in een net-echt-cellensysteem. Lees verder

Een bacterie met twee extra DNA-letters gemaakt

DNA6

Een DNA-streng met zes (in plaats van vier) nucleotiden. X en Y zijn de ‘vreemde eenden’. (afb: New Scientist)

Synthetische biologie is er niet in de eerste plaats op gericht om bestaand leven te ‘repareren’ maar vooral om nieuw leven te creëren. Het leven maakt maar een bescheiden gebruik van de chemische mogelijkheden die er bestaan. Zo zijn eiwitten opgebouwd uit, ten hoogste, twintig verschillende aminozuren, terwijl er vele malen meer aminozuren bestaan (of te bedenken zijn) en DNA maakt voor de opbouw maar gebruik van vier verschillende nucleotiden, die louter verschillen in de base. Een uitdaging, dus. Nu heeft een groep rond Floyd Romesberg van het Scripps-instituut in La Jolla (VS) een E. coli-bacterie voorzien van een DNA-streng met twee extra basen/nucleotiden:  d5SICS en dNaM. Het schijnt de bacterie, die er normaal toch al een los DNA-‘regime’ op na houdt, niet erg te deren. Lees verder

Nieuw genoom ‘geschreven’ voor E. coli

Eiwitproductie

Via boodschapper-RNA worden stukjes DNA in het ribosoom omgezet in eiwitten (afb.: vib.be)

Het is al weer een paar jaar geleden (2010) dat Hamilton Smith en zijn mede-werkers van het Venter-instituut het erfgoed (DNA) van een bacterie (Mycoplas-ma mycoides) hebben ‘nagebouwd’, met wat eigen grapjes er in (stukjes tekst uit het boek Ulysses van James Joyce). Nu schijnen onderzoekers er bij de universiteiten van Harvard en Yale (VS) in geslaagd te zijn het genoom van een bacterie (een E. coli) helemaal te herschrijven, waardoor die ongevoelig is geworden voor virussen. “Dit is de eerste keer dat de genetische code fundamenteel is veranderd”, stelt onderzoeker Farren Isaacs, moleculair bioloog bij Yale. “Door een organisme met een nieuwe genetische code te maken hebben we de mogelijkheden biologische functies aan te passen aanzienlijk uitgebreid.” Het lijkt op het begin van een tijdperk.
Lees verder