Synthetische Gene Geben Zellen Etwas, An Das Sie Sich Erinnern Können
Synthetische Gene Geben Zellen Etwas, An Das Sie Sich Erinnern Können

Video: Synthetische Gene Geben Zellen Etwas, An Das Sie Sich Erinnern Können

Video: Peter Spork über Epigenetik – das Gedächtnis der Zellen 2022, Dezember
Anonim

"Proof-of-Principle" für synthetische Biologen öffnet Türen zu unzähligen Anwendungen wie der Überwachung der Umwelt oder des Wachstums von Tumoren.

Ein solches Projekt, das die Konstruktion neuer Gene, ein prädiktives Verhaltensmodell und die Synthese ihrer gewünschten Funktionen umfasst, ist ein wichtiger Schritt vorwärts für das junge Gebiet der synthetischen Biologie, das die Maschinerie von Zellen besser verstehen und kooptieren will.

"Die synthetische Biologie ist ein neues Gebiet, das für junge Wissenschaftler wirklich aufregend ist. Wenn die Dinge auf diese Weise funktionieren, ist dies eine Art Validierung des Fachgebiets", sagt Pamela Silver, Professorin für Systembiologie an der Harvard University Medical School und Co-Mitarbeiterin Autor einer Studie, die eine der ersten synthetischen Umstrukturierungen einer eukaryotischen Zelle zeigt, die in der Zeitschrift Genes & Development beschrieben ist. "Obwohl dies eine Art Demonstrationsexperiment ist" (was darauf hinweist, dass die Technologie machbar ist), "können sie auf Anwendungen übertragen werden."

Zu den möglichen Anwendungen, so Silver, gehört das Basteln an Zellen, damit diese zur Beurteilung der Schwere eines Umweltereignisses wie einer Ölverschmutzung verwendet werden können, wenn sie synthetisierte Gene aktivieren, die auf das Vorhandensein bestimmter Chemikalien reagieren. Sie könnten auch per Jerry manipuliert werden, um die Menge an DNA-Schäden zu erkennen und zu quantifizieren, die sie erlitten haben - eine Entwicklung, die bei der Vorbeugung und Bekämpfung von Krankheiten wie Krebs hilfreich wäre.

Silver und ihr Team konstruierten zwei neue Gene, die für zwei künstliche Proteine ​​kodieren, die sich als Transkriptionsfaktoren verhalten sollen (Proteine, die die Menge anderer Proteine ​​steuern, die ein bestimmtes Gen herstellen kann). Die Gene für jeden Transkriptionsfaktor wurden aus verschiedenen Teilen von hergestellt DNA, die für die funktionellen Teile von Proteinen kodiert, z. B. eine Domäne, die an DNA binden kann, und eine andere, die dem Protein Zugang zum Zellkern verschafft.

Kurz gesagt, die Forscher stellten ein System auf, in dem die Hefezelle das erste der implantierten Gene und den entsprechenden Transkriptionsfaktor (mit dem Einschalten des zweiten Gens beauftragt) aktiviert, wenn sie der Zuckergalaktose ausgesetzt wird. Das zweite Gen würde dann seinen entsprechenden Transkriptionsfaktor herstellen, der entworfen wurde, um an die Aktivität desselben Gens, das es erzeugt hat, zu binden und diese zu verstärken.

Dies erzeugte eine geschlossene Schleife, die wenig zur normalen Lebensdauer der Zelle beitrug. Aufgrund des Schleifeneffekts, den der zweite Transkriptionsfaktor auf sein eigenes Gen hatte, wurde der zweite Transkriptionsfaktor auch dann weiter hergestellt, wenn Galactose aus der Zellumgebung eliminiert wurde (wodurch die Aktivität des ersten Gens abgeschaltet wurde). Silber sagt, dass dies das Gedächtnis der Galaktoseexposition effektiv aufrechterhält.

"Denken Sie daran, wenn Sie die Zellen etwas aussetzen und sie dann wegnehmen, aber sie erinnern sich, dass sie es gesehen haben", sagt sie. "Stellen Sie sich vor, Sie möchten vielleicht eine Zelle bauen, die Ihnen nicht nur sagt, dass sie etwas ausgesetzt war, sondern auch, wie viel oder wann." Laut Silver wird ihr Labor versuchen, eine solche Zelle aufzubauen, die sie dann in Säugetiere implantieren können, um das Ausmaß der durch UV-Strahlung verursachten Schäden zu erkennen und zu melden, die die DNA schädigen und ein Risikofaktor für die Entstehung von Krebs sind.

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