Chystá se vytvoření prvního syntetického genomu kvasinek. Bude z nich i pivo?

Kvasinka Saccharomyces cerevisiae Zdroj: Mogana Das Murtey and Patchamuthu Ramasamy

Mezinárodní projekt Sc2.0 je na cestě k vytvoření prvního syntetického genomu kvasinek

Tým pracovníků mezinárodního projektu syntetického genomu kvasinek (projekt Sc2.0) oznámil dokončení nového způsobu syntézy dalších pěti chromozomů pivní kvasinky (Saccharomyces cerevisiae).

Sysntetické jako přírodní

Výzkumný tým provedl také hloubkovou multidimenzionální analýzu kmene kvasinek a potvrdil, že fenotyp syntetického kmene kvasinek je konzistentní s fenotypem kmene přírodního původu. Výzkumný tým BGI („BGI"), jeden z čínských účastníků tohoto projektu, realizoval kompletní přepracování a syntézu chromozomu II o délce 770 kb (kilobází) a transformoval jej do kvasinkové buňky, která vedla ke vzniku syntetického kmene konzistentního s kmenem přírodního původu z hlediska životnosti. Celá studie je zveřejněna jako titulní článek zvláštního vydání časopisu Science z 9. března.

Výzkum táhnou Číňané

Po průlomové práci na syntéze genomu mykoplazmy v roce 2010 je projekt Sc2.0 dalším skvělým úspěchem v oblasti výzkumu syntetických genomů. Projekt Sc2.0 je realizován konsorciem dvanácti předních laboratoří, které se zaměřují na výzkum kvasinek v USA, Velké Británii, Číně, Francii, Singapuru a Austrálii a které si stanovily ambiciózní cíl vytvořit do roku 2018 první syntetický genom kvasinek (16 chromozomů ~14 Mbp). S podporou Čínského národního výzkumného a rozvojového programu moderní technologie (Program „863") dokázali čínští vědci k tomuto projektu zásadním způsobem přispět. Čínský tým je zastoupen členy následujících předních institucí: BGI, Univerzita v Tianjinu a Univerzita v Tsinghua. Iniciátor a vedoucí projektu Sc2.0 Prof. Jef D. Boeke uvedl: „Práce s našimi čínskými kolegy v BGI, Tianjinu a Tsinghua byla pro projekt Sc2.0 transformační. Zdroje, které máme pro realizaci tohoto náročného a složitého projektu k dispozici, jsou z hlediska grantové podpory, nejmodernějšího vybavení a hlavně lidského kapitálu ve formě nejinovativnějších vědců v rámci projektu Sc2.0 jednoduše ohromující."

BGI jako člen čínského týmu vedl kompletní přepracování a syntézu chromozomu II (o délce 770 kb). Výsledný kmen vykazuje životnost, která velkou měrou připomíná životnost kmene přírodního původu. Tým BGI při identifikaci genotypově-fenotypové korelace syntetického kmene kvasinek na fenotypové, genomové, transkriptomické, proteomické a metabolické úrovni aplikoval přístup „Trans-Omics". Yue Shen, první autorka článku synII a ředitelka oddělení syntézy a úpravy genomů v Čínské národní genové bance, uvedla: „Projekt Sc2.0 podporuje nejen rychlý vývoj technologie, ale poskytuje nám také možnost spolupracovat s předními mezinárodními týmy při společném poznávání a zvládání technologií syntézy genomů. Podařilo sa nám dokonale porozumět modelovému organismu kvasinky, což nám pomůže dále zkoumat jeho potenciál průmyslového využití."

Výzkumný tým spolupracoval také s Univerzitou v Edinburgu při testování fyziologických funkcí včetně buněčného rozmnožování a dělení. Výsledky naznačují, že umělý model genomu S. cerevisiae (pivní kvasinky) se vyznačuje velikou mírou modifikovatelnosti a flexibility přidávání a vymazávání struktur DNA. Tento úspěch při přetvoření eukaryotického genomu S. cerevisiae je dalším milníkem na cestě k tvorbě syntetického života po ukončení projektu syntetického prokaryotického genomu. Spoluautor článku synII a vedoucí týmu z Univerzity v Edinburgu Dr. Yizhi Cai poznamenal: „Jedná se opravdu o veliký milník v oblasti syntetické biologie a biotechnologie. Dokazuje to, že jsme v technické biologii na úrovni chromozomů dokázali něco mimořádného, což by nebylo možné bez skvělé spolupráce našich mezinárodních týmů Sc2.0. Těším se na další práci s tímto úžasným týmem při dokončování celého syntetického genomu kvasinek v následujících letech."

Výzkum trvající roky

V roce 2014 bylo syntetizováno prvních 16 chromozomů, což byl první důležitý krok. Při dalším kroku byla potřebná mezinárodní mise, která společně dokázala syntetizovat dalších 15 chromozomů potřebných k vytvoření prvního zcela syntetického genomu kvasinek. Mezinárodní projekt Sc2.0 právě dosáhl významného milníku. Tým vědců spolupracujících na projektu Sc2.0 je přesvědčen, že přebudováním genomu S. cerevisiae dokáže lépe pochopit biologické mechanismy a reakce organismů a jejich přizpůsobivost evolučním procesům v různých prostředích. Doufají, že výsledek projektu Sc2.0 pomůže světu vyřešit veliké výzvy v oblastech zdraví, potravin, energie a životního prostředí.

Tento průlomový krok je jasnou inspirací také pro ostatní mezinárodní týmy. Znovu totiž dokazuje sílu mezinárodní spolupráce na velkých vědeckých projektech: integraci zdrojů a odbornosti, které pomáhají dosáhnout nemožného. Přesně tak, jak to vystihl spoluautor článku synII, spoluzakladatel a prezident BGI prof. Huanming Yang: „Průlomové objevy, kterých bylo v posledních letech v rámci tohoto projektu dosaženo, dokazují důležitost mezinárodní spolupráce v oblasti vědy. Tento mezinárodní projekt poskytuje našemu mladému týmu obrovskou a jedinečnou příležitost ke zdokonalení a získání vize pro rozvoj v této oblasti, stejně jako ducha mezinárodní spolupráce."

ČTK