Természet Világa, 2017 (148. évfolyam, 1-12. szám)
2017-06-01 / 6. szám
Genomredukciós kísérletek nemcsak szintetikus DNS-ű sejtekkel, hanem jóval nagyobb méretű, természetes genomokkal is folytak és folynak. Pósfai György (a Szegedi Biológiai Központ Biokémiai Intézetének jelenlegi igazgatója) a molekuláris biológusok kedvenc baktériuma, az Escherichia coli genomját redukálta az általa kidolgozott módszerrel, együttműködve azzal a Frederick Blattnerrel, aki korábban meghatározta a 4,7 millió nukleotidból álló genom teljes nukleotidsorrendjét (DNS-szekvenciáját). E munka célja nem a minimális genom létrehozása volt, hanem olyan, gyakorlati célokra (ipari fermentáció) alkalmasabb törzs előállítása, amely az ugráló gének és rejtett vírusgenomok (profágok) eltávolítása révén stabilabban tenyészthető, kevésbé van kitéve káros mutációknak vagy fágfertőzésnek. Ilyen típusú kísérleteket más csoportok is végeznek egy hasonlóan jól ismert, ipari fermentációkban is használt másik baktériumfajjal, a Bacillus subtilissel. Ezekben a kísérletekben a genomok 15-30%át sikerült eltávolítani az életképesség károsítása nélkül, és e baktériumtörzsek némelyike sokkal hatékonyabban működik az ipari alkalmazásokban. A szintetikus biológia legújabb jelentős eredménye a baktériumoknál lényegesen bonyolultabb, ha úgy tetszik magasabb rendű organizmus - az élesztő (Saccharomyces cerevisiae) genomjának részleges szintézise. Az élesztőnek nem egy kromoszómája van, mint a baktériumoknak, hanem 16. Ebből a 16-ból eddig hatot sikerült mesterségesen előállítani és beépítésükkel életképes, normálisan szaporodó, „félszintetikus” élesztőt létrehozni. A mesterséges kromoszómák nem azonosak a természetesekkel, tervezésüknél felhasználták a genomredukciós kísérletek tapasztalatait és egyéb a génműködésről szóló ismereteket is, így eltávolították az ismétlődő szakaszokat, az úgynevezett „intronok” (a gén fehérjét nem kódoló része) többségét, áthelyeztek bizonyos géneket, és mindenütt kicserélték az egyik úgynevezett „stop” kodont egy másikra (ez jelzi a kódszótárban a fehérjeláncok végét, mint a mondatban a pont). A félszintetikus élesztő külsőleg, és megfigyelhető működésében teljesen megegyezett a természetessel. Noha erről a tudományos közleményben nem esett szó, nyilvánvalóan ugyanúgy megkelesztette a kenyeret. A kémiailag szintetizált DNS-molekula esetében természetesen nem jelenthet problémát az említett univerzális kodon kicserélése egy másikra. Ennél sokkal érdekesebb, hogy ugyanezt meg lehet csinálni természetes DNS-el is. A molekuláris biológia egyik „nagy öreg”-je, George Church laboratóriumában dolgozták ki azt a MAGE (multiplex automated genome engineering) nevű eljárást, amely alkalmas arra, hogy élő sejtek genomjában igen rövid idő alatt (lényegében egy ciklikusan ismétlődő reakcióval) nagyszámú változtatást hajtsanak végre, például egy stop kodon kicserélését a genom minden pontján. Church-ról egyébként érdemes megjegyezni, hogy noha valóban nagy tudós, hajlamos néha bulvár ízű kijelentéseket tenni, így ő mondta azt, hogy nemsokára megvalósulhat a teljes emberi genom kémiai szintézise, vagy, hogy lehetséges lesz a mamut feltámasztása a DNS-szekvencia ismeretében. Természetesen még számos példát lehetne felsorolni a szintetikus biológia eddigi eredményeiről, illetve ígéretes próbálkozásairól, de talán ennyi is elég arra, hogy tájékoztasson: mi is ez az új tudományág. Befejezésként mindenképpen érdemes elmondani, hogy az európai tudományos akadémiák kollektív tanácsadó testülete, az EASAC létrehozott egy új szakmai bizottságot a szintetikus biológia problémáinak, perspektíváinak, európai jövőjének vizsgálatára. Ez a bizottság (amelyben Pósfai György képviselte a Magyar Tudományos Akadémiát), körülhatárolta, meghatározta a tudományág területét, elemezte a kutatások helyzetét Európában, kijelölte a jövő legfontosabb kutatási irányait, rámutatott az ilyen természetű kutatások által felvetett etikai problémákra, és állásfoglalást fogalmazott meg ezekkel kapcsolatban. Az EASAC bizottság jelentésének összefoglalója magyarul is elolvasható az interneten (http://www.easac.eu/fileadmin/ Reports/Hugarian Version szintetikus_ biologia_bevezetes.pdf). A Pósfaiék által 15%-kal kisebbített genoma Escherichia coli atomerő-mikroszkópos képe Természettudományi Közlöny 148. évf. 6. füzet SZINTETIKUS BIOLÓGIA E számunk szerzői DR. BABINSZKI EDIT geológus, PhD, tudományos fömunkatárs, Magyar Földtani és Geofizikai Intézet, Budapest; BARANYI TÜNDE tudományos fömunkatárs, Napfizikai Obszervatórium, Debrecen; DR. BATTA GYULA fizikus, az MTA doktora, Debreceni Egyetem, Kémiai és Biológiai-Ökológiai Intézetek, Szerkezeti Biológiai Kutatócsoport, Debrecen; DURA JÁNOS BÉLA kommunikációs főtanácsadó, Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala, Budapest; FEKETE RÉKA biológia szakos egyetemi hallgató, Debreceni Egyetem; FIZIL ÁDÁM biológus, PhD, Debreceni Egyetem, Kémiai Intézet, Debrecen; GÁSPÁR ANITA informatikus könyvtáros, Magyar Földtani és Geofizikai Intézet, Budapest; DR. GÁSPÁR ZOLTÁN biológus, Pázmány Péter Katolikus Egyetem, Információs Technológiai és Bionikai Kar, Budapest; DR. GULYÁS SÁNDOR geológus, paleontológus, egyetemi adjunktus, PhD, Szegedi Tudományegyetem, Természettudományi Kar, Földtani és Őslénytani Tanszék, Szeged; HERCZEG JÁNOS Rátz Tanár Úr Életműdíjas matematikatanár, az Élet és Tudomány ny. főszerkesztője, Budapest; KAPUI ZSUZSANNA csillagász, PhD, MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont, Földtani és Geokémiai Intézet, Budapest; KŐBÁNYAI PÉTER geográfus, Magyar Földtani és Geofizikai Intézet, Budapest; LADÁNYI LÁSZLÓ geográfus, Budapest; LANDY-GYEBNÁR MÓNIKA, a Magyar Csillagászati Egyesület tagja, Veszprém; DR. MERKL OTTÓ főmuzeológus, Magyar Természettudományi Múzeum, Budapest; DR. MOLNÁR V. ATTILA botanikus, egyetemi docens, az MTA doktora, Debreceni Egyetem TTK Növénytani Tanszék, Debrecen; PÁTKAI ZSOLT meteorológus, Országos Meteorológiai Szolgálat, Budapest; SÜMEGI BALÁZS PÁL környezetmérnök, intézeti mérnök, Szegedi Tudományegyetem Földtudományi Intézet, Szeged; DR. SÜMEGI PÁL az MTA doktora, tanszékvezető egyetemi tanár, a Szegedi Tudományegyetem, Természettudományi Kar, Földtani és Őslénytani Tanszék, Szeged; DR. SZABAD JÁNOS genetikus, Szegedi Tudományegyetem, Általános Orvostudományi Kar, Orvosi Biológiai Intézet, Szeged; DR. VENETIANER PÁL akadémikus, MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont, Biokémiai Intézet, Szeged. Júliusi számunkból Szabó Sándor-Filakovszky János-Tóth János: Selye munkássága sokkal több, mint a stressz Besenyei Ádám Csomós Petra: Kalandok az alkalmazott matematikában Csaba György: Az ember neme 275