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Comment des cellules bactériennes ont été conçues pour produire les polymères synthétiques virus-résistants

Un papier récent de la Science discute l'utilisation d'Escherichia coli synthétique précédemment rapporté pour produire les polymères synthétiques virus-résistants pour de futures applications de production de médicament.

Une synthèse des protéines et des polymères

Par définition, un polymère est n'importe quel type de substance qui se compose d'un grand nombre d'éléments assimilés qui sont collés ensemble. Des polymères biologiques, par exemple, sont composés au moins de 50 plus petites molécules connues sous le nom de monomères, qui sont employés pour produire de plus grands polymères qui désigné sous le nom des macromolécules. Ces macromolécules, telles que des hydrates de carbone, des lipides, et des protéines, sont tout l'essentiel pour l'homéostasie de mise à jour aux organismes vivants.

Le matériel génétique de l'acide désoxyribonucléique (ADN) est un type de polymère biologique qui se compose de quatre bases d'acide nucléique connues sous le nom de guanine (G), adénine (a), thymines (t), et cytosine (c). Ces acides nucléiques sont dispensés en différents codons, qui sont des séquences de trinucleotide d'ADN qui correspondent à un acide aminé spécifique, qui sont les synthons pour des protéines.

De façon générale, il y a 64 combinaisons possibles des acides nucléiques qui peuvent surgir, avec 20 acides aminés différents pour lesquels ces combinaisons de codon peuvent coder. Plusieurs choix synonymes de codon sont pour cette raison procurables pour coder différents codons pour les mêmes acides aminés. Ces remplacements synonymes jouent un rôle majeur dans la contribution à la diversité de la nature ; cependant, ils peuvent également entraîner des effets adverses aux organismes quand le remplacement est incorrect.

Escherichia coli

Escherichia coli. Crédit d'image : fusebulb/Shutterstock.com

Réécriture du génome

Dans une étude 2019 de nature, un groupe de scientifiques de la bibliothèque médicale de Conseil " Recherche " (MRC) pour la biologie moléculaire à Cambridge, Royaume-Uni a produit une variante d'Escherichia coli dont le génome entier a été synthétisé par un procédé total convergent haute-fidélité de synthèse qui a utilisé quatre megabases.

Plus particulièrement, chaque codon de TCG et d'ACIDE TRICHLORACÉTIQUE a été remplacé par ses synonymes de CAG et d'AGT. Supplémentaire, chaque de ` arrêt actuel le' de la BALISE, qui est type employée pour signaler l'achêvement du processus de traduction pour codon la de protéine, a été remplacé par son synonyme de TAA. En dépit de ne pas avoir ses codons originels de TCG, d'ACIDE TRICHLORACÉTIQUE, et de TGA dans leur génome, Escherichia coli synthétique pouvait encore produire des protéines pour supporter sa survie et accroissement.

Escherichia coli synthétique est résistant aux viraux infection

Prenant leur un peu plus de recherches, les scientifiques de MRC aboutis par M. Jason Chin ont évalué ce qui arriverait à Escherichia coli synthétique au démontage de l'acide ribonucléique de transfert (ARNt). Ces ARNt sont responsables de traduire une séquence de l'ARN messager (ARNm) qui identifie normalement les codons de TCG et d'ACIDE TRICHLORACÉTIQUE dans des protéines.

Lors de l'exposition des bactéries synthétiques à un cocktail des virus, les bactéries qui n'ont pas subi cette modification d'ARNt ont été immédiatement détruites. Comparativement, les bactéries modifiées se sont avérées pour survivre en raison de leur résistance inhérente au viral infection.

Si un virus entre dans les cuves de bactéries utilisées à certains médicaments de fabrication, alors il peut détruire le lot entier. Nos cellules bactériennes modifiées pourraient surmonter ce problème en étant complet résistantes aux virus. Puisque les virus emploient plein code génétique, les bactéries modifiées ne pourront pas afficher les gènes viraux, »

Menton de Jason

Utilisation d'Escherichia coli synthétique pour la production synthétique de polymère

La découverte que leur Escherichia coli synthétique n'a pas exigé de certains codons d'être présents pour continuer leur survie, l'accroissement, et la résistance au viral infection ont abouti les chercheurs à vérifier comment ces codons pourraient être employés pour la production de polymère.

À cet effet, les bactéries ont été employées pour produire des ARNt ajoutées aux monomères artificiels qui ont seulement identifié les codons neuf procurables de TCG et de BALISE. Des chaînes de caractères des codons de TCG et de BALISE ont été alors comportées à l'ADN d'Escherichia coli virus-résistant, qui ont été affichés par des ARNt modifiés. Les ARNt ont alors assemblé différentes commandes des codons de TCG et de BALISE.

Par cette approche, le total d'A. de huit polymères nouveaux qui n'existent pas en nature ont été construits. Les extrémités de ces polymères ont été alors jointes ensemble pour produire les macrocycles, qui sont des molécules qui sont très utilisées pour former la base de certains agents pharmaceutiques, tels que des antibiotiques et des médicaments antinéoplastiques.

La résistance virale du ce les bactéries synthétiques présente un moyen neuf de la fabrication de certains médicaments comme des vaccins de sous-unité d'insuline ainsi que de protéine, car ces médicaments sont souvent fabriqués en cellules cultivées de bactéries qui contiennent les directives requises pour leur production.

Source:
  • Fredens, J., Wang, K., de la Torre, D., et al. (2019). Total synthesis of Escherichia coli with a recoded genome. Nature 569; 514-518. doi:10.1038/s41586-019-1192-5.
Journal reference:
  • Robertson, W., et al. (2021). Sense codon reassignment enables viral resistance and encoded polymer synthesis. Science. doi:10.1126/science.abg3029.
Benedette Cuffari

Written by

Benedette Cuffari

After completing her Bachelor of Science in Toxicology with two minors in Spanish and Chemistry in 2016, Benedette continued her studies to complete her Master of Science in Toxicology in May of 2018. During graduate school, Benedette investigated the dermatotoxicity of mechlorethamine and bendamustine; two nitrogen mustard alkylating agents that are used in anticancer therapy.

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