Les chercheurs de l’Université Macquarie ont travaillé avec une équipe internationale de scientifiques pour franchir une étape majeure dans la biologie synthétique en achevant la création du chromosome final dans le premier génome de levure synthétique au monde.
Cette réalisation représente l’achèvement du projet mondial Sc2.0 visant à créer le premier génome eucaryote synthétique au monde à partir de Saccharomyces cerevisiae (levure de boulanger) et un néochromosome d’ARNt nouveau dans la nature.
À l’aide de techniques d’édition génomique de pointe, notamment le protocole CRISPR D-BUGS, l’équipe a identifié et corrigé les erreurs génétiques ayant un impact sur la croissance des levures. Ces changements ont rétabli la capacité de la variété à se développer sur du glycérol, une source clé de carbone, à des températures élevées.
La percée, publiée cette semaine dans Communications naturellesdémontre comment des chromosomes modifiés peuvent être conçus, construits et débogués pour créer des organismes plus résilients qui pourraient contribuer à sécuriser les chaînes d’approvisionnement pour la production alimentaire et médicale face au changement climatique et aux futures pandémies.
«Il s’agit d’un moment historique dans la biologie synthétique», déclare le professeur Sakkie Pretorius, co-chercheur en chef et vice-chancelier adjoint (recherche) de l’Université Macquarie.
“C’est la dernière pièce d’un puzzle qui occupe les chercheurs en biologie synthétique depuis de nombreuses années maintenant.”
Le professeur distingué Ian Paulsen, directeur du Centre d’excellence de l’ARC en biologie synthétique, qui a codirigé le projet, déclare : « En construisant et en déboguant avec succès le chromosome synthétique final, nous avons contribué à achever une plate-forme puissante pour la biologie technique qui pourrait révolutionner comment nous produisons des médicaments, des matériaux durables et d’autres ressources vitales.
L’équipe de recherche a utilisé des outils spécialisés d’édition génétique pour identifier et résoudre les problèmes du chromosome synthétique affectant la capacité de reproduction et de croissance de la levure dans des conditions difficiles.
Ils ont découvert que le placement de marqueurs génétiques à proximité de régions génétiques incertaines interférait accidentellement avec la façon dont les gènes essentiels étaient activés et désactivés, affectant particulièrement des processus cruciaux comme le métabolisme du cuivre et la façon dont les cellules divisent leur matériel génétique.
“L’une de nos principales découvertes était la manière dont le positionnement des marqueurs génétiques pouvait perturber l’expression de gènes essentiels”, explique le co-auteur principal, le Dr Hugh Goold, chercheur scientifique au Département des industries primaires de Nouvelle-Galles du Sud et chercheur postdoctoral honoraire à la School of de l’Université Macquarie. Sciences naturelles.
“Cette découverte a des implications importantes pour les futurs projets d’ingénierie du génome, en aidant à établir des principes de conception pouvant être appliqués à d’autres organismes.”
L’achèvement du chromosome connu sous le nom de synXVI permet aux scientifiques d’explorer de nouvelles possibilités en matière d’ingénierie métabolique et d’optimisation des souches. Le chromosome synthétique comprend des fonctionnalités qui permettent aux chercheurs de générer une diversité génétique à la demande, accélérant ainsi le développement de levures dotées de capacités améliorées pour les applications biotechnologiques.
«Le génome synthétique de la levure représente un pas de géant dans notre capacité à concevoir la biologie», déclare le Dr Briardo Llorente, directeur scientifique de l’Australian Genome Foundry.
La construction d’un chromosome synthétique d’une telle taille n’a été possible qu’en utilisant l’instrumentation robotique de l’Australian Genome Foundry.
«Cette réalisation ouvre des possibilités passionnantes pour développer des processus de biofabrication plus efficaces et durables, depuis la production de produits pharmaceutiques jusqu’à la création de nouveaux matériaux», déclare le Dr Llorente.
La recherche fournit des informations précieuses pour les futurs projets de biologie synthétique, y compris des applications potentielles dans l’ingénierie des génomes de plantes et de mammifères. Les nouveaux principes de conception de l’équipe pour les chromosomes synthétiques, afin d’éviter de placer des éléments génétiques potentiellement perturbateurs à proximité de gènes importants, aideront d’autres chercheurs travaillant sur les chromosomes synthétiques.
L’Université Macquarie est responsable de plus de 12 % de l’ensemble du projet Sc 2.0, et cette contribution a été soutenue par le Département des industries primaires du gouvernement de Nouvelle-Galles du Sud, le Centre d’excellence du Conseil australien de la recherche en biologie synthétique et des subventions externes de Bioplatforms Australia et du Scientifique et ingénieur en chef de NSW.
Le papier ‘Construction et refonte itérative du synXVI, un chromosome synthétique de Saccharomyces cerevisiae de 903 Ko” a été publié dans Communications naturelles est le 20 janvier 2025.
Journal
Communications naturelles
Méthode de recherche
Etude expérimentale
Sujet de recherche
Cellules
Titre de l’article
Construction et refonte itérative du synXVI, un chromosome synthétique de Saccharomyces cerevisiae de 903 Ko
Date de publication de l’article
20 janvier 2025
Déclaration de conflit d’intérêts
TCW et ACC sont fondateurs et actionnaires de Number 8 Bio Pty Ltd. JDB est fondateur et consultant d’Opentrons LabWorks/Neochromosome, Inc, et siège ou a siégé au conseil consultatif scientifique des sociétés suivantes : CZ Biohub New York, LLC, Logomix , Inc., Modern Meadow, Inc., Rome Therapeutics, Inc., SeaHub, Seattle, WA, Tessera Therapeutics, Inc. et le Wyss Institute. JSB est l’un des fondateurs de Neochromosome, Inc. et un consultant d’Opentrons Labworks, Inc. LAM est l’un des fondateurs de Neochromosome, Inc. et un employé d’Opentrons Labworks, Inc. Les autres auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.
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