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La méthode neuve évite le desserrage de l'ADN synthétique des cellules génétiquement modifiées

Les scientifiques à l'Université de Columbia à New York ont produit une méthode qui résout deux problèmes majeurs couramment produits dans le bureau d'études de protéine de synthèse.

La méthode évite un gène qui code une protéine de synthèse de la propagation dans le sauvage et la stabilise également de sorte qu'elle ne puisse pas subir une mutation et détruire son fonctionnement au fil du temps.

L'étude Tomasz Blazejewski auteur indique de telles méthodes « pourrait être utile pour des buts des instruments aratoires où vous ne voulez pas un gène synthétique ne s'écarte aux collectes naturelles ou dans aucune situation quand vous ne voulez pas que votre ADN synthétique s'échappe du laboratoire. »

ADNvitstudio | Shutterstock

Le bureau d'études de protéine est un inducteur relativement neuf

Le bureau d'études de protéine est un inducteur relativement neuf qui comporte la création des protéines de synthèse qui jamais n'ont été vues avant en nature.

Les techniciens effectuent type une protéine neuve en modifiant le gène qui code pour la version naturelle.

Aujourd'hui, les protéines de synthèse variées sont procurables, s'échelonnant des enzymes souillure-retirantes qui améliorent l'efficacité des détergents à un type neuf d'insuline de long-action qui est employée pour traiter des millions de gens avec du diabète.

Cependant, deux défis majeurs que la face de techniciens de protéine contient le gène qui code la protéine de sorte qu'elle n'écarte pas dans les organismes environnants et assurer le gène ne subit pas une mutation au fil du temps et ne détruit pas son fonctionnement.

Comme signalé dans la Science de tourillon, le biologiste Harris Wang de systèmes et les collègues ont maintenant développé une méthode qui traite chacun des deux problèmes.

La méthodologie neuve a été inspirée par des virus

La méthode neuve a été inspirée par des observations que les chercheurs ont effectuées au sujet des gènes superposants trouvés dans les virus. Les gènes superposés occupent la même séquence de l'ADN mais sont dans affichées différentes trames de temps de sorte que deux protéines indépendantes soient encore effectuées.

« Les gènes superposants fournissent les protéines distinctes multiples une fois traduits dans des cadres de lecture alternatifs de la même séquence de nucléotides, » écrit l'équipe.

Quand les gènes sont superposés, une mutation faite au hasard se produisant dans la séquence peut ne pas affecter un gène, mais peut bien endommager le deuxième gène, verrouillant essentiellement la séquence d'ADN dans : « Nous avons pensé que nous pourrions exploiter cette idée pour la biologie synthétique, » indique Wang.

Comment la méthode fonctionne-t-elle ?

La technique l'équipe développée, CAMEOS appelée, produit d'une séquence d'ADN unique contenant deux gènes qui produisent deux protéines distinctes.

Un algorithme dans des CAMÉES prend codes génétiques de deux gènes naturels et les combine dans une séquence d'ADN unique. Pour réaliser ceci, les bases de nucléotide dans chaque gène doivent être modifiées, mais sans ceci qui affecte comment la protéine donnante droit fonctionne.

Pour recenser que la base change il est le plus susceptible réussir à ceci, échographies de CAMÉES qu'une base de données a composées des centaines de milliers de séquences du gène.

En combinant les deux gènes différents dans une séquence d'ADN, l'algorithme arrête des gènes synthétiques d'acquérir des mutations et évite leur transfert à d'autres organismes.

La finale a prévu que des séquences sont alors vérifiées en cellules vivantes utilisant les techniques de haut-débit qui permettent à des centaines de milliers de séquences d'être vérifiées sur une courte période.

Il y a Dix ans, de telles technologies n'étaient pas procurables, dit Wang :

Nous n'avons pas eu assez de séquences dans la base de données pour effectuer des prévisions au courant et nous n'avons pas eu une voie de synthétiser de longues séquences d'ADN pour vérifier nos prévisions. »

Arrêt du transfert de gène aux bactéries environnantes

Pour contenir le gène synthétique et l'arrêter de l'évasion dans le sauvage, des CAMÉES ont été employées pour le combiner avec un gène ce des indicatifs pour une protéine toxique. Ceci a signifié qu'une fois que le gène empêtré était inséré dans les cellules bactériennes conçues pour produire l'antidote, il a produit du gène synthétique et de la protéine toxique.

Bien que les cellules bactériennes de entourage pourraient reprendre le gène empêtré, elles mourraient immédiatement une fois que la toxine était produite.

« Quand un gène d'intérêt a été synthétiquement superposé avec un gène de toxine, sa fréquence horizontale de transfert de gène entre les bactéries a été fortement supprimée, » dites les auteurs.

Stabilisation d'un gène conçu pour éviter la perte de fonctionnement

Quand le gène empêtré contient une séquence d'ADN de cette façon, il également stabilise un gène conçu et arrête une protéine de synthèse de détruire son fonctionnement et d'acquérir le non désiré.

Dans le bureau d'études de protéine de synthèse, les méthodes qui stabiliseront des fonctionnements génétiquement conçus et loger l'ADN recombinant aux hôtes destinés soyez nécessaire pour satisfaire à l'accumulation naturelle de mutation et au flux transversal dominant de gène, explique l'équipe.

La « instabilité est une édition maintenant dans les industries qui emploient des cuves de cellules pour produire les protéines conçues. La réaction fonctionnera seulement pendant une heure avant que les mutations succèdent, » dit le co-auteur Hsing-I Ho. « Avec des CAMÉES, il peut être possible de supporter la réaction pour plus longtemps. »

Les chercheurs disent que cette stratégie généralisable pour le modèle, la construction et le contrôle des gènes superposants, aides pour stabiliser l'évolution verticale de gène et pour limiter le flux horizontal de gène.

L'équipe conclut :

Ce travail active une exploration plus profonde des gènes superposants naturels et conçus et facilite la stabilité génétique améliorée et le biocontainment dans des applications apparaissantes. »

Journal reference:

Blazejewski, T., et al. (2019). Synthetic sequence entanglement augments stability and containment of genetic information in cells. Science. DOI: 10.1126/science.aav5477.

Sally Robertson

Written by

Sally Robertson

Sally first developed an interest in medical communications when she took on the role of Journal Development Editor for BioMed Central (BMC), after having graduated with a degree in biomedical science from Greenwich University.

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