Τι είναι η συνθετική γονιδιωματική;

Η συνθετική γονιδιωματική είναι ένα πεδίο βιοχημείας που επικεντρώνεται στη δημιουργία του γονιδιώματος mdash.Η πλήρης συγκέντρωση ενός γενετικού ή κληρονομικής πληροφόρησης ενός οργανισμού που είναι απαραίτητες για αυτόν τον οργανισμό για τη διατήρηση της ζωής.Το γονιδίωμα ενός οργανισμού αποτελείται από μόρια δεοξυριβονουκλεϊνικού οξέος (DNA) που σχηματίζουν έναν κώδικα.Τμήματα αυτού του κώδικα, που ονομάζονται γονίδια, ελέγχουν τη δημιουργία και τις αλληλεπιδράσεις των πρωτεϊνών στα κύτταρα του οργανισμού, επιτρέποντας στον οργανισμό να λειτουργήσει.Στη συνθετική γονιδιωματική, οι επιστήμονες χειρίζονται και αναδημιουργούν γονιδιώματα για ερευνητικούς σκοπούς ή για πρακτικές εφαρμογές στην ιατρική και την κατασκευή βιοκαυσίμων. Το DNA αποτελείται από επαναλαμβανόμενες δομικές μονάδες που ονομάζονται νουκλεοτίδια, τα οποία σχηματίζουν ζεύγη βάσεων και δημιουργούν τα πρότυπα που αποτελούν τον γενετικό κώδικα.Τα νουκλεοτίδια και οι αλληλουχίες ϋΝΑ κατασκευάζονται τεχνητά για μια ποικιλία βιοχημικών εφαρμογών, αλλά η συνθετική γονιδιωματική είναι μια πιο εμπλεκόμενη διαδικασία.Προκειμένου να δημιουργηθεί ένα λειτουργικό συνθετικό γονιδίωμα, το φυσικό γονιδίωμα πρέπει να είναι γνωστό στο πλήρες και είτε να αναπαραχθεί ακριβώς είτε να τροποποιηθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να μην επηρεάζονται καμία κρίσιμη λειτουργία.

Το 2010, μια ερευνητική ομάδα που εδρεύει στο Ινστιτούτο J. Craig Venter InstituteΣτο Rockville, το Maryland δημιούργησε το πρώτο συνθετικό βακτηριακό γονιδίωμα.Το βακτήριο, mycoplasma mycoides, έχει ένα γονιδίωμα που αποτελείται από ένα εκατομμύριο ζεύγη βάσεων.Η ομάδα ήταν σε θέση να αναπαράγει το φυσικό γονιδίωμα του βακτηριδίου χρησιμοποιώντας συνθετικά παραγόμενα νουκλεοτίδια και να εισαγάγει το συνθετικό γονιδίωμα σε ένα κύτταρο διαφορετικού βακτηρίου, αντικαθιστώντας το DNA του βακτηρίου με το συνθετικό μυκοπλάσμα DNA.Με το νέο γονιδίωμα στη θέση του, το κύτταρο άρχισε να λειτουργεί ως κανονικό κύτταρο μυκοπλάσματος Mycoides, με όλες τις λειτουργίες του άθικτες.

Οι επιπλοκές στη σύνθεση ενός γονιδιώματος μπορεί εύκολα να προκύψει λόγω της πολυπλοκότητας των εμπλεκομένων συστημάτων.Για παράδειγμα, εάν ένα ζεύγος βάσεων είναι εκτός τόπου ή λείπει, το κελί μπορεί να μην λειτουργεί καθόλου.Παρομοίως, οι βιοχημικές διεργασίες με τις οποίες το κύτταρο διαβάζει και εφαρμόζει τις πληροφορίες στο DNA και οι χημικές αλληλεπιδράσεις του κυτταρικού περιβάλλοντος με το DNA, πρέπει να είναι σωστές.

Η τεχνολογία συνθετικής γονιδιωματικής μπορεί να προσαρμοστεί σε βιομηχανικές και εμπορικές εφαρμογές, όπως η παραγωγή βιοκαυσίμων.Από το 2011, ορισμένες εταιρείες ερευνούν τη δυνατότητα δημιουργίας συνθετικών άλγη που είναι πιο αποτελεσματική από τα φυσικά που προκύπτουν από τα φύκια στην παγίδευση και την επεξεργασία διοξειδίου του άνθρακα σε χρησιμοποιήσιμες ουσίες.Πολλοί ερευνητές πιστεύουν ότι τα μηχανικά φύκια με αυτόν τον τρόπο μπορούν να καταστήσουν την παραγωγή βιοκαυσίμων πιο αποδοτικών και εμπορικά βιώσιμων.

Άλλα έργα στη συνθετική γονιδιωματική περιλαμβάνουν τη σύνθεση μόνο ενός τμήματος ενός γονιδιώματος για να τροποποιήσει έναν οργανισμό για χρήση σε βιομηχανική ή επιστημονική ικανότητα.Ένα παράδειγμα είναι η τροποποίηση των φυτικών γονιδιωμάτων για να καταστούν οι καλλιέργειες πιο ανθεκτικές στην ξηρασία ή τα παράσιτα.Στην ιατρική, τα μικρόβια μπορούν να τροποποιηθούν γενετικά για να δράσουν ως διορθωτικά μέτρα για ορισμένες ασθένειες ή να βοηθήσουν στη γονιδιακή θεραπεία.