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

Next