Με την απογύμνωση του γονιδιώματος E. coli από μεγάλες εκτάσεις του γενετικού υλικού του - εκατοντάδες φαινομενικά ασήμαντο γονίδια - μια ομάδα ερευνητών του Wisconsin έχει δημιουργήσει μια πιο λιτή και πιο τιποτένια εκδοχή του βακτηρίου που είναι κινητήριος δύναμη της σύγχρονης βιολογίας και της βιομηχανίας.
Το κατόρθωμα, δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Science , αποδεικνύει ότι οι επιστήμονες μπορούν να κάνουν ακριβείς, μεγάλης κλίμακας γενετικές αλλοιώσεις σε οργανισμούς χωρίς συμβιβασμούς βασικές λειτουργίες τους. Αντιπροσωπεύει μερικά από τα πρώτα σκληρά αποτελέσματα σε ένα νέο πεδίο της επιστήμης γνωστό ως συνθετικής βιολογίας, όπου οι ερευνητές είναι σε θέση να διαμορφώσουμε το σύνολο γονιδιώματα των βακτηρίων και ιών με πρωτοφανείς τρόπους.
Το έργο που υπόσχεται να κάνει E. coli πολύ πιο ελατό για τη χρήση της έρευνας και της βιομηχανίας από ό, τι είναι ήδη. Μπορεί να επιτρέψει, για παράδειγμα, η μαζική παραγωγή των χρήσιμων πρωτεϊνών και φάρμακα που ήταν πρωτόγνωρο σε συστήματα που εξαρτώνται από την run-of-the-mill εργαστηριακά στελέχη του μικροβίου.
«Παίρνουμε τα κάτω για να την ουσία της Escherichia coli," λέει ο Frederick Blattner, ένα Πανεπιστήμιο του Wisconsin-Madison καθηγητής της γενετικής και ο ανώτερος συντάκτης της νέας έκθεσης Επιστήμης.
Σύμφωνα με Blattner, σε μια προοδευτική σειρά πειραμάτων, λίγο περισσότερο από το 15 τοις εκατό του γονιδιώματος E. coli αφαιρέθηκε με επιστήμονες αφαιρώντας μέχρι και σε 82.000 ζεύγη βάσεων σε μια στιγμή. Παρά το γεγονός ότι τέτοια μεγάλα τμήματα του DNA απομακρύνεται από το γονιδίωμα τους, τα κύτταρα που προκύπτουν από E. coli, παρακράτησαν το σύνολο των κανονικών βιολογικών λειτουργιών τους.
Εκτομή τέτοιες μεγάλες ποσότητες DNA, χωρίς καμία επίπτωση στην υγεία του οργανισμού είναι, προφανώς, μια αντανάκλαση της τάσης των βακτηρίων να ανταλλάσσουν εύκολα και συσσωρεύονται μεγάλα τμήματα του γενετικού υλικού με τον καιρό από άλλους οργανισμούς.
Το φαινόμενο αυτό, γνωστό ως οριζόντια μεταφορά, εμφανίζεται όταν τα βακτήρια να αποκτήσουν DNA από άλλες πηγές, όπως οι ιοί που μπορεί να μολύνουν το βακτήριο και παρέχουν το γενετικό υλικό που δεν κατάγονται από τον οργανισμό.
Αυτό το γονιδίωμα Ε. coli έτρεφε μεγάλες ποσότητες προφανώς δανείστηκε γενετικού υλικού έγινε εμφανής όταν οι ερευνητές συνέκριναν τα γονιδιώματα δύο τύποι κολοβακτηριδίων προηγουμένως αλληλουχία στο εργαστήριο Blattner, το στέλεχος του εργαστηρίου και E. coli O157: H7, το στέλεχος που μερικές φορές παρουσιάζεται στα τρόφιμα και αρρωσταίνει τους ανθρώπους.
«Ήταν προφανές ότι τα διάφορα στελέχη είχαν πολλά κοινά στοιχεία», εξηγεί ο Guy Plunkett III, μια UW-Madison επιστήμονας και ένας από τους συντάκτες της νέας έκθεσης Επιστήμης. "Αλλά υπήρχαν και αυτά τα μεγάλα τμήματα (του DNA), μοναδικό για κάθε οργανισμό."
Λέει Blattner: «Ήταν πραγματικά σαφές ότι αυτές ήταν από μια οριζόντια πηγή μεταφορά Υπάρχουν τεράστιες διαφορές μεταξύ των καλοήθων και στέλεχος του παθογόνου στελέχους.."
Ακόμα και το γονιδίωμα του στελέχους εργαστήριο ίδια, σημειώνει Plunkett, έχει υποστεί γενετική αλλαγή από το 1924 όταν επιλέχθηκε από τους επιστήμονες ως πρότυπος οργανισμός.
Blattner εκτιμά ότι το γονιδίωμα Ε. coli περιέχει μέχρι και 1.000 γονίδια περιττή. «Αυτά τα γονίδια χρήση της ενέργειας, και κάνουν δυσκολότερο να κάνουμε τα πράγματα στο εργαστήριο."