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Il nuovo metodo impedisce la versione del DNA del sintetico le celle geneticamente modificate

Gli scienziati alla Columbia University in New York hanno creato un metodo che risolve due problemi principali incontrati comunemente nell'assistenza tecnica sintetica della proteina.

Il metodo impedisce un gene che codifica una proteina sintetica dalla diffusione nel selvaggio ed egualmente la stabilizza in moda da non poterla subire una mutazione col passare del tempo e perdere la sua funzione.

Lo studio Tomasz Blazejewski autore dice che tali metodi “potrebbe essere utile per gli scopi agricoli dove non volete un gene sintetico spargerti ai ventrigli naturali o in alcuna situazione quando non volete il vostro DNA del sintetico sfuggire a dal laboratorio.„

DNAvitstudio | Shutterstock

L'assistenza tecnica della proteina è un campo relativamente nuovo

L'assistenza tecnica della proteina è un campo relativamente nuovo che comprende la creazione delle proteine sintetiche che non sono state vedute mai prima in natura.

Gli ingegneri fanno tipicamente una nuova proteina alterando il gene che codifica per la versione naturale.

Oggi, le varie proteine sintetiche sono disponibili, variando dagli enzimi d'eliminazione che migliorano l'efficacia dei detersivi da parte a parte ad un nuovo tipo di insulina a lunga azione che è usata per trattare milioni di persone con il diabete.

Tuttavia, due sfide importanti che la fronte di taglio degli ingegneri della proteina sta contenendo il gene che codifica la proteina in modo che non si sparga negli organismi circostanti e nell'assicurazione del gene non subisce una mutazione col passare del tempo e non perde la sua funzione.

Come riportato nella scienza del giornale, il biologo Harris Wang dei sistemi ed i colleghi ora hanno messo a punto un metodo che affronta entrambi problemi.

La nuova metodologia è stata ispirata dai virus

Il nuovo metodo è stato ispirato tramite le osservazioni che i ricercatori hanno fatto circa i geni di sovrapposizione trovati in virus. I geni sovrapposti occupano la stessa sequenza di DNA ma sono calendari differenti dentro colti in moda da fare due proteine separate ancora.

“I geni di sovrapposizione rendono le proteine distinte multiple una volta tradotti nei telai alternativi della lettura della stessa sequenza di nucleotide,„ scrive il gruppo.

Quando i geni sono sovrapposti, una mutazione casuale che accade nella sequenza non può pregiudicare un gene, ma può danneggiare bene il secondo gene, essenzialmente chiudente la sequenza a chiave del DNA in: “Abbiamo pensato che potremmo sfruttare questa idea per biologia sintetica,„ dice Wang.

Come il metodo funziona?

La tecnica il gruppo sviluppato, chiamato CAMEOS, genera una sola sequenza del DNA che contiene due geni che producono due proteine distinte.

Un algoritmo all'interno dei CAMMEI cattura i codici genetici di due geni naturali e li combina in una sola sequenza del DNA. Per raggiungere questo, le basi del nucleotide all'interno di ogni gene devono essere alterate, ma senza questo che pregiudica come la proteina risultante funziona.

Per identificare che la base cambia sia più probabile da riuscire a questo, scansioni che dei CAMMEI un database ha composto delle centinaia di migliaia di sequenze del gene.

Combinando i due geni differenti in una sequenza del DNA, l'algoritmo ferma i geni sintetici dall'acquisto delle mutazioni ed impedisce il loro trasferimento in altri organismi.

Il finale ha predetto che le sequenze poi sono provate in celle viventi facendo uso delle tecniche di alto-capacità di lavorazione che permettono alle centinaia di migliaia di sequenze di essere provate su un corto periodo di tempo.

Dieci anni fa, tali tecnologie non erano disponibili, dice Wang:

Non abbiamo avuti abbastanza sequenze nel database per fare le previsioni informate e non abbiamo avuti un modo sintetizzare le sequenze lunghe del DNA per verificare le nostre previsioni.„

Fermata del trasferimento del gene nei batteri circostanti

Per contenere il gene sintetico e per fermarlo dall'evasione nel selvaggio, i CAMMEI sono stati usati per combinarlo con un gene quel codici per una proteina tossica. Ciò ha significato che una volta che il gene impigliato fosse inserito nelle celle batteriche destinate per produrre l'antidoto, ha generato sia il gene sintetico che la proteina tossica.

Sebbene le celle batteriche circondanti potrebbero prendere il gene impigliato, immediatamente morirebbero una volta che la tossina fosse prodotta.

“Quando un gene di interesse era sovrapposto sinteticamente con un gene della tossina, la sua frequenza orizzontale di trasferimento del gene fra i batteri è stata soppressa forte,„ dica gli autori.

Stabilizzazione del gene costruito per impedire perdita di funzione

Quando il gene impigliato contiene una sequenza del DNA in questo modo, egualmente stabilizza un gene costruito e ferma una proteina sintetica dalla perdita della sua funzione e dall'acquisto di quello affatto indesiderato.

Nell'assistenza tecnica sintetica della proteina, i metodi che stabilizzeranno le funzioni geneticamente costruite e limitare il DNA ricombinante ai host progettati sia necessario fare fronte a capitalizzazione naturale di mutazione ed a flusso genico laterale dominante, spiega il gruppo.

“L'instabilità ora è un'emissione nelle industrie che usano i tini delle celle per produrre le proteine costruite. La reazione funzionerà soltanto per una certa quantità di tempo prima che le mutazioni assumano la direzione di,„ dice il co-author Hsing-I uff. “Con i CAMMEI, può essere possibile sostenere la reazione per più lungamente.„

I ricercatori dicono che questa strategia generalizzabile per la progettazione, l'edilizia ed il collaudo dei geni di sovrapposizione, guide per stabilizzare l'evoluzione verticale del gene e per limitare il flusso genico orizzontale.

Il gruppo conclude:

Questo lavoro permette alla prospezione più profonda dei geni di sovrapposizione naturali e costruiti e facilita la stabilità ed il biocontainment genetici migliorati nelle applicazioni emergenti.„

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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