Conjugative Assembly Genome Engineering CAGE Edit E. coli

Tinuku
News KeSimpulan.com - Genom mengedit codon untuk mengkodekan asam amino buatan. Teknik baru mempersingkat jalur dan waktu menciptakan organisme sintetik.

Para peneliti menghapus hampir semua potongan sekuens genom tertentu milik bakteri hidup yang memungkinkan sekuens dimasukkan kembali ke tubuh dan digunakan untuk mengkodekan asam amino buatan.

"Untuk pertama kalinya, kami menunjukkan bahwa Anda dapat membuat genome-wide codon changes. Kami dapat mulai memperkenalkan fungsionalitas baru sepenuhnya menjadi organisme," kata Farren Isaacs, bioenginer dari Yale University di New Haven, Connecticut.

Trik yang dilaporkan ke Science mengeksploitasi redundansi dalam kode genetik. Asam amino penyusun protein yang dikodekan oleh tiga kombinasi huruf DNA yang disebut codon dan kadang-kadang beberapa codon mengkode asam amino yang sama.

Isaacs dan rekannya memilih mengedit codon, TAG bersama dengan TAA dan TGA, sinyal akhir dari sebuah rantai asam amino dan pelepasan protein yang baru dibuat. Karena ketiga codon melakukan pekerjaan yang sama, para peneliti memutuskan untuk menghapus semua TAGs genom Escherichia coli dan mengganti dengan TAAs. Ini membuat TAG bebas menyandikan asam amino baru.

Isaacs mulai dengan teknik 314 stran pendek DNA buatan untuk menggantikan contoh TAG dalam genom E. coli. Setiap untai identik dengan kode E. coli kecuali jika semua TAGs digantikan dengan TAAs.

Para peneliti kemudian menggunakan pulsa listrik untuk membuka sel-sel E. coli dan menimpa gen asli dengan DNA baru. Beberapa teknik iterasi ini menghasilkan 31 strain bakteri dengan 10 gen modifikasi dan satu strain dengan 4 gen.

Kemudian tim merancang sebuah skema hirarkis untuk menyulam seluruh 314 mutasi ke dalam satu sel. Para peneliti memasangkan 32 strain awal dan salah satu pasangan gen bermutasi disumbangkan ke yang lain. 16 strain yang dihasilkan dipasangkan untuk membuat 8 strain dan kemudian lagi untuk membuat 4 gen, kondensasi mutasi sepanjang jalan.

Tim menyebut proses ini dengan Conjugative Assembly Genome Engineering (CAGE).

Setelah dua putaran lebih, strain tunggal bakteri terisi semua 314 mutasi dan TAG menjadi bebas. Kemudian para peneliti memicu keluar kode molekul yang 'membaca' codon secara alami dan TAG bebas untuk kode asam amino buatan yang baru.

Beberapa laboratorium telah membuat asam amino tersebut serta mesin pengkodean yang dibutuhkan untuk menggabungkan ke dalam protein. Tetapi sejauh ini asam-asam amino harus bersaing untuk codon dengan asam amino alami.

"Kemajuan besar di sini kita memiliki sebuah host yang memungkinkan penggabungan asam amino buatan dengan efisiensi jauh lebih tinggi," kata Isaacs.

Rekayasa genetik organisme diisolasi dari organisme lain dan begitu kebal terhadap virus yang bergantung pada translasi protein tradisional, ini penting untuk menjaga strain industri tetap sehat. Dan informasi genetik diubah tidak mencemari organisme alami, karena di luar laboratorium, kode menjadi tidak mungkin. Asam amino alami di tempat buatan membuat protein tidak berfungsi.

"Saya pikir itu sebuah tour de force, salah satu dari 10 laporan teratas tahun ini. Meskipun gen yang penting, mereka dapat diubah," kata Frederick Blattner, genomikawan dari University of Wisconsin-Madison.

Tim ini mengincar 12 codon lebih yang dapat mengkooptasi dengan cara yang sama, kata George Church, genetikawan dari Harvard Medical School di Boston, Massachusetts.

"Sekarang kita bisa bergerak cepat menuju perubahan genom dengan mengedit genomika baru mungkin dalam seminggu," kata Church.

Pendekatan ini lebih murah daripada merancang seluruh genom dari awal. Dengan memodifikasi organisme yang ada, sebagian besar pekerjaan sudah dilakukan.
Para ilmuwan di J. Craig Venter Institute (JCVI) yang memiliki laboratorium di Rockville, Maryland, dan San Diego, California, pada tahun lalu menciptakan sel bakteri sitesis pertama yang dikontrol oleh genom sintetis yang diedit menggunakan komputer.

Metode baru menambah bidang tetapi hanya praktis jika genom yang diinginkan adalah sama dengan organisme yang ada. Pada akhirnya merancang sel-sel dari awal dan hanya genom pendekatan de novo sintesis membuat ini mungkin.

"Tidak akan heran kalau teknologi ini digabungkan dan kita mulai melihat pendekatan hibrida yang bahkan lebih kuat daripada kita melihat hari ini," kata Isaacs.


James Collins, bioenginer dari Boston University mengatakan laporan merupakan kemajuan penting untuk biologi sintetis.

"Tim menunjukkan adalah mungkin memperkenalkan perubahan dalam cara rasional skala besar genom suatu organisme. Mereka sangat cerdik menukar satu tanda baca dengan tanda baca lain, membuka kemungkinan menulis ulang genom grosir," kata Collins.
  1. Farren J. Isaacs (Department of Genetics, Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA) et.al. Precise Manipulation of Chromosomes in Vivo Enables Genome-Wide Codon Replacement. Science, 15 July 2011: Vol.333 no.6040 pp.348-353, DOI:10.1126/science.1205822
Farren Isaacs http://bbs.yale.edu/people/farren_isaacs.profile
Frederick Blattner http://www.genome.wisc.edu/information/fblattner.html
George Church http://arep.med.harvard.edu/gmc/
James Collins http://www.bu.edu/bme/people/primary/collins/
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment