Hvad er syntetisk genomik?

Syntetisk genomik er et felt af biokemi, der fokuserer på oprettelsen af genomet mdash;Den komplette samling af en organisms genetiske eller arvelige oplysninger, der er nødvendige for, at den organisme skal opretholde livet.Genomet af en organisme består af deoxyribonukleinsyre (DNA) molekyler, der danner en kode.Dele af denne kode, kaldet gener, kontrollerer skabelsen og interaktioner mellem proteiner i organismenes celler, hvilket gør det muligt for organismen at fungere.I syntetisk genomik manipulerer og genskaber forskere genomer til forskningsformål eller til praktiske anvendelser inden for medicin og biobrændstoffremstilling.

DNA består af at gentage strukturelle enheder kaldet nukleotider, der danner basepar og skaber de mønstre, der udgør den genetiske kode.Nukleotider og DNA -sekvenser fremstilles kunstigt til en række biokemiske anvendelser, men syntetisk genomik er en mere involveret proces.For at skabe et funktionelt syntetisk genom skal det naturlige genom være kendt fuldt ud og enten replikeres nøjagtigt eller ændret på en sådan måde, at ingen afgørende funktioner påvirkes.

I 2010, et forskerteam baseret på J. Craig Venter InstituteI Rockville skabte Maryland det første syntetiske bakteriegenom.Bakterien, Mycoplasma mycoides, har et genom bestående af en million basispar.Holdet var i stand til at gentage bakteriens naturlige genom ved hjælp af syntetisk producerede nukleotider og introducere det syntetiske genom i en anden bakteriescelle og erstatte den bakteries DNA med det syntetiske mycoplasma mycoides DNA.Med det nye genom på plads begyndte cellen at fungere som en normal mycoplasma mycoides -celle, med alle dens funktioner intakte.

Komplikationer til syntese af et genom kan let opstå på grund af kompleksiteten af de involverede systemer.For eksempel, hvis et basepar er malplaceret eller mangler, fungerer cellen muligvis slet ikke.Tilsvarende skal de biokemiske processer, hvormed cellen læser og implementerer informationen i DNA'et, og de kemiske interaktioner i cellemiljøet med DNA'et, være korrekte.

Syntetisk genomik -teknologi kan tilpasses til industrielle og kommercielle anvendelser, såsom produktion af biobrændstof.Fra 2011 undersøger nogle virksomheder muligheden for at skabe syntetiske alger, der er mere effektive end naturligt forekommende alger ved fældning og behandling af kuldioxid i brugbare stoffer.Mange forskere mener, at ingeniøralger på denne måde kan gøre produktionen af biobrændstof mere omkostningseffektiv og kommercielt levedygtig.

Andre projekter i syntetisk genomik involverer kun at syntetisere en del af et genom til at ændre en organisme til brug i en industriel eller videnskabelig kapacitet.Et eksempel er modifikationen af plantegenomer for at gøre afgrøder mere resistente over for tørke eller skadedyr.I medicin kan mikrober ændres genetisk for at fungere som retsmidler for visse sygdomme eller hjælpe med genterapi.