Sentetik Biyoloji ile Yapay Bakteri Geliştirildi
Bilim insanları normal bir bakteri gibi bölünerek çoğalabilen yapay bir bakteri geliştirdi. Geliştirilen bakteriye JCVI-syn3A adı verildi.
Genler, canlılarda belirli görevlerde rol oynayan moleküllerin kodlanarak üretilmesini sağlayan, DNA’nın işlevsel bölümleridir. Örneğin proteinler genler tarafından kodlanır. Genler üzerine araştırmalar yapan bilim insanları, hangi genin hangi işlevde rol oynadığını bulmaya çalışıyor. Böylece bir hücrenin nasıl çalıştığını anlamayı amaçlıyorlar.
Geçmişten günümüze yapılan gen araştırmaları sonucunda birçok keşif yapıldı. 2007 yılında gerçekleştirilen bir çalışmada bilim insanları farklı bir bakteri türünün DNA’sını, DNA’sı çıkarılan başka bir bakterinin sitoplazmasına yerleştirdi. Sitoplazmasına farklı bir DNA yerleştirilen bakterinin, DNA’sı kullanılan bakteriye ait fiziksel özellikler gösterdiği belirlendi. Bu keşif sentetik genom araştırmalarının başlangıcı oldu.
Araştırmada kullanılan her iki bakteri türü de mikoplazma adı verilen bir bakteri cinsine aitti. Mikoplazmalar hücre duvarı bulunmayan bakterilerdir.
2010 yılına gelindiğinde bilim insanları bilgisayarda kodlanarak oluşturulan bir nükleotid dizisiyle başlayan ve nükleotid dizilerinin tamamı laboratuvar ortamında oligonükleotidlerin birleştirilmesiyle oluşan bir genom geliştirdi. Geliştirilen genom farklı bir tür bakterinin sitoplazmasına yerleştirildiğinde, bu bakterinin yaşamsal faaliyetleri için gerekli proteinleri sentezlediği ve bakterinin normal bir şekilde bölünerek çoğaldığı görüldü. Bilim insanları üretilen bu sentetik bakteriye Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 adını verdi.
Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0’ın elektron mikroskobu altındaki görüntüsü
2016 yılında ise aynı bilim insanları araştırmalarını daha da genişletti. Yeni araştırmalarında JCVI-syn1.0’ın genomunu kullanarak bir bakterinin bölünerek çoğalabilmesini sağlayan genleri ortaya çıkardılar. Bilim insanları bu araştırmada transpozon mutagenezi adı verilen bir yöntem kullandı. Bu yöntem, DNA’daki belirli bölgeleri mutasyona uğratarak canlının yaşamsal faaliyetleri için gerekli genlerin keşfedilmesini sağladı. Yapılan keşif ile sadece 473 gene sahip yeni bir sentetik bakteri türü geliştirildi. Bu bakteri türüne JCVI-syn3.0 adı verildi.
JCVI-syn3.0’da bulunan 473 genin işlevlerini gösteren yüzdeler
Geliştirilen bakteri normal bir hücre gibi bölünerek çoğalabilse de oluşturduğu yeni kopyaların şekillerinin ve büyüklüklerinin birbirinden hayli farklı olduğu anlaşıldı.
JCVI-syn3.0 adlı sentetik bakterinin oluşturduğu yeni kopyalar
Aynı araştırma ekibi bu soruna yönelik yaptıkları son araştırmada JCVI-syn3.0 adlı sentetik bakterideki fiziksel farklılıklara eksik 19 genin neden olduğunu keşfetti. Eklenen 19 gen ile birlikte oluşturulan yeni tür bakterinin kopyalarının JCVI-syn1.0 ile aynı fiziksel özellikleri gösterdiği anlaşıldı. Yeni bakteri türüne JCVI-syn3A adı verildi.
Bölünüp çoğalan JCVI-syn3A bakterisi
Kaynak: NIST-MIT-JCVI
Yapılan bu çalışmalar ile en küçük genoma sahip, kendi kendine bölünüp çoğalabilen ilk sentetik canlı geliştirilmiş oldu. Bilim insanları, ilerleyen zamanlarda bu araştırmanın sonuçlarını kullanarak hangi görevlerde rol aldıkları henüz bilinmeyen genlerin de işlevlerini bulmayı amaçlıyor.
Sözlük:
Genom: Bir organizmanın DNA’sının tamamına verilen ad.
Oligonükleotid: Primer olarak da bilenen, kısa ve tek sarmallı nükleotid dizilerinden oluşan DNA veya RNA molekülleri.
Kaynaklar:
- Pelletier F. J. ve ark.,” Genetic requirements for cell division in a genomically minimal cell”, Cell, Sayı 184, s. 1-11,2021.
- https://www.sciencealert.com/scientists-have-built-a-synthetic-cell-that-grows-and-divides-normally
