İlk Sentetik Mayaya Doğru

Saccharomyces cerevisiae, eski çağlardan beri bira, şarap ve ekmek yapımında kullanılan bir maya. Moleküler biyoloji ve hücre çalışmalarının en popüler ökaryot, yani zarla kaplı bir çekirdek ve organellere sahip organizması olan bu maya, en yaygın görülen fermantasyon tipinin gerçekleşmesinden sorumlu. Aynı zamanda genom dizisi tamamen çıkarılan ilk ökaryot canlı da o. Artık daha da ünlü; çünkü muhtemelen dünyanın ilk sentetik mayası da o olacak.

İngiltere merkezli bir ekibe liderlik eden Nottingham Üniversitesi ve Imperial College London araştırmacıları, uluslararası nitelikteki “Sc2.0” projesi kapsamında, sentetik bir kromozomun yapımını tamamladılar ve sentetik biyolojide önemli bir kilometre taşına ulaştılar. İngiltere, ABD, Çin, Singapur, Fransa ve Avustralya’dan ekiplerin yer aldığı bu 15 yıllık iş birliği, dünyanın ilk sentetik maya genomunu oluşturmayı amaçlıyor. Saccharomyces cerevisiae‘nin 16 kromozomundan birini yapmayı tamamlayan İngiliz ekibin çalışması, Cell Genomics‘te kısa süre önce yayımlandı. Bu başarı, 2024 yılında tamamlanması beklenen ortak hedef yolunda önemli bir adım.

Model canlı olarak S. cerevisiae’nin seçilme nedeni, canlının kompakt genomu ve DNA’yı doğal olarak bir araya getirme yeteneği. Tamamlanan sentetik kromozom (synXI) yaklaşık 660 bin baz çiftinden oluşuyor.

 Bilim insanları maya hücresinin doğal kromozomlarından birini sentetik kopya ile değiştirmeyi başardıklarında, mayanın doğal bir hücre kadar sağlıklı şekilde gelişebildiğini de gördüler. Ancak elbette bazı yeni özelliklere sahip olarak. Araştırmacılar artık bu mayanın gen içeriğini manipüle ederek tıp, biyoenerji ve biyoteknoloji uygulamaları için farklı uygun özelliklere sahip milyonlarca hücre versiyonu üretebiliyor. Bu yenilikçi yaklaşımı bir tür hızlandırılmış evrime benzetebiliriz.

Ekip ayrıca bu sentetik kromozomun, ekstrakromozomal dairesel DNA’ları (eccDNA’lar) incelemek için kullanılabileceğini de gösterdi. Bunlar, hücre çekirdeğinde bulunan ama kromozomların üzerinde yer almayan, çift zincirli ve dairesel DNA parçaları. Yaşlanmaya ek olarak, kanserlerde kötü huylu (malignant) büyüme ve kemoterapi ilaçlarına karşı direnç oluşmasında rol oynuyorlar.

Bu çalışma, karmaşık yapılı organizmalara ait sentetik kromozomlar ve genomlar tasarlamanın temellerini oluşturmakla kalmayıp, aynı zamanda bilim insanlarının genomların nasıl işlediğini anlamalarına da yardımcı olacak. Sentetik maya genom projesi, daha çevreci nitelikteki biyolojik üretim ve uygulamalardan, hastalıkları daha iyi anlamaya ve onlarla daha etkili mücadele edebilmeye kadar çeşitli uygulama potansiyellerine sahip.