จีโนมสังเคราะห์คืออะไร?

จีโนมสังเคราะห์เป็นสาขาชีวเคมีที่มุ่งเน้นไปที่การสร้างจีโนม mdash;การรวมตัวกันอย่างสมบูรณ์ของพันธุกรรมหรือทางพันธุกรรมข้อมูลที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตนั้นเพื่อรักษาชีวิตจีโนมของสิ่งมีชีวิตประกอบด้วยโมเลกุล deoxyribonucleic acid (DNA) ที่ก่อตัวเป็นรหัสบางส่วนของรหัสนี้เรียกว่ายีนควบคุมการสร้างและการมีปฏิสัมพันธ์ของโปรตีนในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทำให้สิ่งมีชีวิตทำงานได้ในจีโนมสังเคราะห์นักวิทยาศาสตร์จัดการและสร้างจีโนมใหม่เพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัยหรือสำหรับการใช้งานจริงในการแพทย์และการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ

DNA ประกอบด้วยหน่วยโครงสร้างซ้ำที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ซึ่งเป็นคู่ฐานและสร้างรูปแบบที่ประกอบด้วยรหัสพันธุกรรมนิวคลีโอไทด์และลำดับดีเอ็นเอผลิตขึ้นจากการใช้งานทางชีวเคมีที่หลากหลาย แต่จีโนมสังเคราะห์เป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องมากขึ้นเพื่อสร้างจีโนมสังเคราะห์ที่ใช้งานได้จีโนมธรรมชาติจะต้องเป็นที่รู้จักอย่างเต็มรูปแบบและทำซ้ำอย่างแน่นอนหรือแก้ไขในลักษณะที่ไม่มีหน้าที่สำคัญได้รับผลกระทบ

ในปี 2010 ทีมวิจัยที่อยู่ที่ J. Craig Venter Institute Instituteในร็อควิลล์แมริแลนด์สร้างจีโนมแบคทีเรียสังเคราะห์ครั้งแรกแบคทีเรีย Mycoplasma mycoides มีจีโนมประกอบด้วยหนึ่งล้านคู่ฐานทีมสามารถทำซ้ำจีโนมตามธรรมชาติของแบคทีเรียโดยใช้นิวคลีโอไทด์ที่ผลิตสังเคราะห์และแนะนำจีโนมสังเคราะห์ให้เป็นเซลล์ของแบคทีเรียที่แตกต่างกันแทนที่ DNA ของแบคทีเรียด้วย DNA สังเคราะห์ mycoplasma mycoidesด้วยจีโนมใหม่ในสถานที่เซลล์เริ่มทำงานเป็นเซลล์ mycoides mycoides ปกติโดยมีฟังก์ชั่นทั้งหมดที่ไม่บุบสลาย

ภาวะแทรกซ้อนในการสังเคราะห์จีโนมสามารถเกิดขึ้นได้อย่างง่ายดายเนื่องจากความซับซ้อนของระบบที่เกี่ยวข้องตัวอย่างเช่นหากคู่ฐานหนึ่งอยู่นอกสถานที่หรือหายไปเซลล์อาจไม่ทำงานเลยในทำนองเดียวกันกระบวนการทางชีวเคมีที่เซลล์อ่านและใช้ข้อมูลใน DNA และปฏิกิริยาทางเคมีของสภาพแวดล้อมของเซลล์กับ DNA จะต้องถูกต้อง

เทคโนโลยีจีโนมสังเคราะห์สามารถปรับให้เข้ากับการใช้งานอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์เช่นการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพในปี 2011 บริษัท บางแห่งกำลังค้นคว้าความเป็นไปได้ในการสร้างสาหร่ายสังเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าสาหร่ายที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในการดักจับและประมวลผลก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลงในสารที่ใช้งานได้นักวิจัยหลายคนเชื่อว่าสาหร่ายวิศวกรรมด้วยวิธีนี้อาจทำให้การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพมีประสิทธิภาพมากขึ้นและมีประสิทธิภาพในเชิงพาณิชย์

โครงการอื่น ๆ ในจีโนมสังเคราะห์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์เพียงส่วนหนึ่งของจีโนมเพื่อปรับเปลี่ยนสิ่งมีชีวิตเพื่อใช้ในความสามารถทางอุตสาหกรรมหรือวิทยาศาสตร์.ตัวอย่างคือการปรับเปลี่ยนของจีโนมพืชเพื่อให้พืชทนต่อความแห้งแล้งหรือศัตรูพืชมากขึ้นในการแพทย์จุลินทรีย์สามารถเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมเพื่อทำหน้าที่เป็นวิธีการรักษาสำหรับการเจ็บป่วยบางอย่างหรือช่วยเหลือในการบำบัดด้วยยีน