Toevoeging van tRNA bleek bakkersgist beter bestand tegen hogere temperaturen te maken (afb: Hugh Goold et al./Nature Communications)
Het schijnt gelukt te zijn om een geheel genoom van een gist te synthetiseren. Onderzoekers, of waarschijnlijk hun voorlichters, spreken dan meteen weer van een mijlpaal. Het zou voor het eerst zijn dat dat gelukt is voor eukaryoot (cellen die ook zoogdieren hebben). Het is het genoom van bakkersgist (Saccharomyces cerevisiae) waaraan een tRNA-chromosoom is toegevoegd.Met behulp van, onder meer, een CRISPR-techniek zouden de onderzoekers fouten ‘gecorrigeerd’ hebben die de groei van de gist beïnvloeden. Door die veranderingen kon de stam groeien op glycerol, een belangrijke koolstofbron, bij verhoogde temperaturen.
De onderzoekers stellen dat hun werk heeft laten zien dat chromosomen ontworpen, gebouwd en verbeterd kunnen worden om veerkrachtiger organismen te creëren die kunnen helpen bij het veiligstellen van toeleveringsketens voor voedsel- en medicijnproductie met het oog op de klimaatverandering en toekomstige pandemieën. “Dit is een mijlpaal in de synthetische biologie”, stelt Sakkie Pretorius van de Macquarie-universiteit in Australië. “Het is het laatste puzzelstukje waar onderzoekers op het gebied van synthetische biologie zich al jaren mee bezighouden.”
Het onderzoekers gebruikten gespecialiseerde genbewerkers om problemen in het synthetische chromosoom op zoeken en op te lossen die van invloed zijn op de mate waarin de gist zich kon voortplanten en groeien onder moeilijke omstandigheden. Ze ontdekten dat de plaatsing van genetische merkers in de buurt van onbekende genregio’s onbedoeld van invloed was op de manier waarop essentiële genen werden aan- en uitgezet. Dit had vooral invloed op cruciale processen zoals de koperstofwisseling en de manier waarop cellen hun genetisch materiaal delen.
Positionering
“Een van onze belangrijkste bevindingen was hoe de positionering van genetische merkers de expressie van essentiële genen kan verstoren”, stelt mede-hoofdauteur Hugh Goold. “Deze ontdekking heeft belangrijke gevolgen voor toekomstige projecten op het gebied van genoombewerking en helpt bij het vaststellen van ontwerpprincipes die op andere organismen kunnen worden toegepast.”
De voltooiing van het chromosoom dat bekendstaat als synXVI, biedt wetenschappers de mogelijkheid om nieuwe mogelijkheden te verkennen op het gebied van metabolische aanpassing en stamoptimalisering. Het synthetische chromosoom beschikt over eigenschappen waarmee onderzoekers op verzoek genetische diversiteit kunnen genereren, waardoor de ontwikkeling van gisten met verbeterde mogelijkheden voor biotechnologische toepassingen wordt versneld.
De constructie van zo’n groot synthetisch chromosoom was alleen mogelijk met behulp van de robotische instrumentatie. Dat zou interessante mogelijkheden openen voor de ontwikkeling van efficiëntere en duurzamere bioproductieprocessen zoals van farmaceutische producten ofvan nieuwe materialen.
Bron: phys.org