Test Tube Monster: Kev Vam Meej Tau Ua Hauv Kev Tsim Cov Qauv Hluavtaws Lub Neej

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Anonim
Test Tube Monster: Kev vam meej tau tsim los tsim cov khoom siv hluavtaws - kab mob, genome, synthetics
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Biologists tswj los tsim bacterium nrog hluavtaws genomelos ntawm kev tshem tawm ntawm nws txhua cov noob uas tuaj yeem faib nrog.

Cov kab mob me me tuaj yeem muaj nyob hauv qhov chaw kuaj mob zoo rau nws, yog li nws tsis tuaj yeem ua rau muaj kev phom sij rau cov neeg uas xav tsis thoob txog qhov kev sim no. "Lenta.ru" tau paub txog kev tshawb fawb ntxaws ntxaws thiab pom tias vim li cas nws cov txiaj ntsig tseem ceeb heev.

Cov cell yog lub hauv paus tseem ceeb ntawm cov kab mob muaj sia. Lawv lub neej, nyeg, nyob ntawm lub genome-tag nrho ntawm txhua yam khoom qub, uas suav nrog cov noob thiab tsis muaj protein-coding DNA. Lub genome muaj cov ntaub ntawv encrypted uas txiav txim siab cov tshuaj lom neeg muaj pes tsawg leeg ntawm tes, cov metabolism, nws cov qauv, luam tawm thiab ntau ntxiv.

Txhua lub genome yog hom kev qhia los ntawm cov txheej txheem tseem ceeb tau ua, ob qho tib si rau txhua qhov muaj sia nyob hauv ntiaj teb, thiab tshwj xeeb rau cov tsiaj tshwj xeeb.

Lub genome nquag koom tes nrog cytoplasm ntawm tes. Ntawm qhov one tes, nws txiav txim siab lub luag haujlwm ntawm nws tus kheej cov khoom, thiab ntawm lwm qhov, qee qhov ntawm lawv tus kheej tswj hwm kev ua haujlwm ntawm cov noob, ua kom nrawm lossis txwv kev tsim cov protein tseem ceeb.

Lub genome tuaj yeem xav txog ua ib feem ntawm software ntawm lub xov tooj ntawm tes. Sequencing yog ib txoj hauv kev uas koj tuaj yeem txiav txim siab tshuaj lom neeg muaj pes tsawg leeg ntawm DNA, tso cai rau koj los txiav txim siab cov lus qhia uas tau teev tseg hauv genome, thiab txiav txim siab tias lub luag haujlwm ntawm ib qho tshwj xeeb ntawm DNA ua haujlwm li cas.

Cov kws tshawb fawb tau kawm ntau xyoo muaj peev xwm ua kom yooj yim dua cov genome ntawm cov kab mob cell kom tsuas yog cov noob thiab cov cai tswj hwm DNA nyob, uas muab cov haujlwm yooj yim - kev loj hlob thiab kev tsim dua tshiab - hauv cov chaw kuaj pom zoo. Hauv qhov xwm txheej, cov kab mob nrog cov genome tsis tuaj yeem muaj sia nyob, vim tias lawv yuav tsum hloov pauv mus rau ib puag ncig hloov pauv tas li, thiab cov noob uas muab cov yas zoo li no tau raug tshem tawm ntawm lawv.

Cov kab mob zoo li Bacillus subtilis thiab Escherichia coli tau hloov pauv tau zoo vim tias lawv nqa cov noob uas tsuas yog qhib rau hauv qee qhov xwm txheej. Qhov loj ntawm cov lej ntawm genome ntawm cov kab mob no muaj plaub txog tsib txhiab tus noob. Lwm cov kab mob xav tau ib puag ncig ruaj khov uas tsis hloov pauv rau ntau txhiab xyoo, yog li kev hloov pauv "tig tawm" ntau dhau DNA mus ib txhis.

Cov theem ntawm M. mycoides genome minimization

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Xyoo 1984, Asmeskas keeb kwm-ntawm-lub neej biophysicist Harold Morowitz tau qhia tias mycoplasmas tuaj yeem yog lub hom phiaj yooj yim rau kev kawm lub hauv paus pib ntawm lub neej. Mycoplasmas yog chav kawm ntawm cov kab mob uas yooj yim tshaj plaws paub cov kab mob ntawm tes. Sequencing of the genome of Mycoplasma genitalium tau ua tiav hauv 1995, tab sis kev txiav txim siab ua haujlwm ntawm cov cheeb tsam tshwj xeeb ntawm nws tseem nyuaj.

Mycoplasmas feem ntau txhim kho hauv ib puag ncig muaj txiaj ntsig zoo xws li tsiaj txhu thiab tib neeg kab mob. Qhov ib puag ncig no tseem ruaj khov, uas yog vim li cas lawv thiaj muaj qhov tsawg tshaj plaws paub genome ntawm nws tus kheej tsim cov kab mob.

Xyoo 1996, bioinformatics Evgeny Kunin thiab Arkady Mushegyan piv cov genomes ntawm ob tus kab mob - Haemophilus influenzae (muaj 1815 noob) thiab M.genitalium (525 noob - me tshaj paub mycoplasmic genome) Lawv muaj peev xwm txheeb xyuas 240 lub noob caj noob ces uas tau pom nyob hauv ob tus kab mob thiab tau npog feem ntau ntawm cov haujlwm hauv cellular yooj yim.

Cov kws tshawb fawb tau ntxiv rau lawv 16 lub noob ntxiv uas tsim nyog rau kev ua tiav cov txheej txheem txheej txheem hauv lub cev, thiab tau txais qhov lawv hu ua "qhov tsawg tshaj plaws ua tau ntawm cov noob."

Xyoo 1999, pab kws tshawb fawb txog tsiaj txhu tau coj los ntawm Craig Venter, siv txoj hauv kev hu ua transposon mutagenesis thoob ntiaj teb, ua kom zoo dua cov noob los ntawm cov teeb me me. Cov kws tshawb fawb tau tig tig lub ntsej muag ntawm M. genitalium, tso cov transposons - "dhia" DNA cov tawg uas tuaj yeem txav tau thiab rov tsim dua hauv cov genome.

Yog tias cov kab mob muaj sia nyob nrog cov noob raug kaw, tom qab ntawd nws tau txiav txim siab tsis tseem ceeb rau nws lub neej. Nws muab tawm tias qhov tsawg tshaj plaws ua tau ntawm cov noob yuav tsum suav nrog tsawg kawg 375 noob. Tsawg kawg, vim tias txoj hauv kev no muaj qhov tsis zoo: yog tias cov noob muaj "ob npaug", tom qab ntawd thaum koj tig lawv tawm, lub xov tooj ntawm tes ib txwm muaj sia nyob, tab sis yog ob qho tib si ib zaug, nws yuav tuag.

Nyob ib ncig ntawm tib lub sijhawm, cov kws tshawb fawb tau pib tsim cov txheej txheem los tsim cov genome dag nyob rau hauv thiaj li yuav rov tsim cov noob tsawg. Lawv hloov qhov tsis txaus ua sai sai ua ke nrog M. genitalium nrog M. mycoides, uas yog qhov tsim nyog rau kev sim sim. Lub genome loj ntawm qhov kawg yog kwv yees li 900 lub noob, lossis, hauv lwm lo lus, ntau dua ib lab ntawm cov hauv paus ua khub - "cov tsev thaiv" ntawm ob chav DNA strand. Hauv xyoo 2010, kws tshawb fawb txog tsiaj tau txais JCVI-syn1.0 lim, mycoplasma nrog cov tshuaj sib txuas ua ke genome.

Txhawm rau ua qhov no, cov kws tshawb fawb tau ntxig ib feem ntawm M. mycoides DNA rau hauv cov cell ntawm tus neeg tau txais cov kab mob, uas nws tus kheej genome tau raug puas tsuaj yav tas los. JCVI-syn1.0 yuav luag yog daim ntawv theej ntawm M. mycoides, tshwj tsis yog tias muaj "txuj ci" DNA (cim cim), uas tau siv ua "hav zoov" rau kev tsim cov genome.

Kev sib piv ntawm kev loj hlob ntawm JCVI-syn1.0 thiab JCVI-syn3.0 pawg

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Hauv kev ua haujlwm tshiab, pab pawg kws tshawb fawb txog tsiaj keeb kwm tau siv cov ntaub ntawv yav dhau los los ntawm lawv siv cov txheej txheem transposon, nrog rau cov ntaub ntawv los ntawm lwm cov kab lus uas ntsuas qhov ua tau zoo ntawm cov kab mob nrog kev tshem tawm cov ntu ntawm DNA los ntawm lawv.

Ib qho ntxiv, kom tshem tawm "ob npaug", cov kws tshawb fawb txiav txim siab ua haujlwm ntawm cov noob los ntawm kev sib piv lawv nrog cov noob zoo sib xws, lub hom phiaj uas twb tau paub lawm. Yog li, tag nrho M. mycoides noob tau muab cais ua qhov tseem ceeb lossis tsis tseem ceeb. Raws li txhua cov ntaub ntawv muaj thiab los ntawm kev sim ntsuas tas mus li, cov kws tshawb fawb muaj peev xwm txiav txim siab yam tsawg kawg nkaus genome.

Kev kawm tag nrho tuaj yeem nthuav tawm raws li lub voj voog. Nyob rau txhua theem, cov kws tshawb fawb txog tsiaj txhu tau sau ntau yam tsis tiav JCVI-syn1.0 genomes hauv cov qe poov xab, tshem tawm cov noob los ntawm lawv uas tsis muaj txiaj ntsig zoo. Tom qab ntawd cov genomes tau hloov pauv mus rau cov neeg tau txais cov cell ntawm M. capricolum, tom qab uas qhov muaj peev xwm ntawm cov kab mob tau txais tau txiav txim siab.

Tom qab ntawd, cov kws tshawb fawb tau tshaj tawm qhov tseem ceeb ntawm cov noob tshwj xeeb, thiab lub voj voog pib tshiab. Thaum kawg, cov kws tshawb fawb tau txais cov kab mob tshiab - JCVI -syn3.0, uas nws cov genome tau raug txiav ib nrab piv rau cov ntawv dhau los thiab muaj txog 531 txhiab puag puag. Nws suav nrog 438 cov protein thiab 35 hom kev tswj hwm RNA - 437 noob hauv tag nrho.

Cov kws tshawb fawb tau pom tias 49 feem pua ntawm cov noob uas tseem tshuav tau khaws lawv cov haujlwm txij li lub sijhawm ntawm cov poj koob yawm txwv zaum kawg. Lub luag haujlwm ntawm lwm 149 noob tam sim no tsis paub, txawm hais tias lawv muaj peev xwm homologues (cov noob ntawm keeb kwm ib txwm muaj) tau pom hauv lwm cov kab mob thiab nkag rau cov protein uas nws lub luag haujlwm tseem tsis tau piav qhia.

Ntawm qhov tod tes, yuav luag tag nrho cov noob tau muaj txoj sia nyob, kev ua haujlwm uas cuam tshuam nrog kev hloov pauv thiab kev tswj hwm ntawm DNA, RNA cov metabolism, cov protein sib dhos, sib txuas ntawm ribosomes, ntxiv rau DNA rov ua dua, nws rov ua dua thiab lwm yam kev siv caj ces uas tuaj yeem ua tau muaj los ntawm lub sijhawm ntxov tshaj plaws ntawm kev txhim kho lub neej.

Ob txoj hlua ntawm DNA tau tsim los ntawm cov hauv paus ua ke, hauv cov ntu ntawm cov ntaub ntawv hais txog cov protein lossis cov cai RNAs tau sau tseg

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Nyob rau hauv tag nrho, kws tshawb fawb tau tshem tawm 428 noob. Kev ua haujlwm ntawm lawv feem ntau tseem tsis tau paub, tab sis 73 lub noob yog lub hauv paus ntsiab lus ntawm lub xov tooj ntawm tes - DNA sib txuas hauv lub genome - thiab thaj tsam ntawm cov genome uas yog tus lej rau cov enzymes uas hydrolyze nucleic acids.

Lawv kuj tshem tawm 72 lub luag haujlwm rau kev sib txuas ntawm lipoproteins - cov protein koom nrog hauv lipid metabolism. Txij li cov khoom noj muaj txiaj ntsig zoo hauv chav kuaj tau muab cov cell nrog txhua yam tshuaj tsim nyog, tsis tas yuav muaj cov noob koom nrog hauv kev thauj mus los, catabolism, cov protein tawg thiab lwm yam txheej txheem hauv cov txheej txheem zom zaub mov uas dhau los.

Qhov txiaj ntsig tseem ceeb ntawm txoj kev tshawb fawb tsis yog tias nws muaj peev xwm tau txais "thoob ntiaj teb kev hloov pauv keeb kwm keeb kwm ntawm lub neej" - qhov no yog qhov tsis yooj yim sua ua, txij li hauv cov kab mob sib txawv cov noob los ntawm qhov ua tau tsawg tshaj plaws tuaj yeem tsis tsuas yog sib txawv, tab sis kuj muaj keeb kwm sib txawv.

Lub ntsiab lus tseem ceeb ntawm kev ua haujlwm yog lub hauv paus thoob ntiaj teb tau tsim los kawm txog kev ua haujlwm yooj yim ntawm lub neej thiab kawm txog tus qauv ntawm genome. Ib qho ntxiv, tus txheej txheem nws tus kheej, tsim los ntawm cov kws tshawb fawb rau kev sib xyaw ntawm JCVI-syn3.0, tso cai rau koj los tsim cov kev tsim noob neej tshiab, ntxiv rau tsim cov qauv ntawm tes, ua haujlwm ntawm txhua tus noob uas paub zoo.

Raws li cov kws tshawb fawb, qhov no yuav muab lub sijhawm los tsim cov txheej txheem kev zom zaub mov rau kev sib xyaw tshuaj thiab tshuaj lom neeg kev lag luam.

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