Biyoloji biliminin en temel amaçlarından birisi her bir genin moleküler ve biyolojik fonksiyonunu anlamaktır. Bunu öğrenmek için en geçerli yaklaşımlardan birisi, araştırılmak istenen genin de içinde (gene ait nükleotit dizisini, protein sentezlemek için gerekli olan aktif gen bölgeleri ile birlikte) bulunduğu minimal genomlar (DNA) dizayn etmek ve sentezlemektedir. 2010 yılında parazit bir mikroorganizma olan Mycoplasma mycoides türünün genomunu baz alan 1079-kb (1.079.000 bazlık nükleotit dizisi) mini genom kimyasal olarak sentezlenmiş, sitoplazma içerisine enjekte edildiğinde ise hücre büyümesini uyararak harekete geçirmişti.
Yeni bir araştırmada ise Clyde A. Hutchison III ve çalışma arkadaşları bu genomun uzunluğunu 473 geni içeren 531 kilobazlık (531.000 nükleotitten oluşan dizi) daha küçük bir genoma dönüştürmek üzere dizayn geliştirerek, bu genomu sentezledi ve döngüyü teste tabi tuttu. Transkripsiyon ve translasyon gibi protein sentezi süreçlerinde kilit rolleri olan genleri bulunduran bu genom, bu genlerin yanı sıra 149 adet fonksiyonu bilinmeyen gene ait dizileri de barındırıyor.
1984 yılında kendiliğinden bölünme yeteneği kazandırılmış mikoplazmalar rapor edilmişti ve yaşamsal aktivitelerin temelini anlamak için bu canlılar model olarak alınıyordu. O günden beri bu alanda yapılan tüm araştırmalar, yaşam için zorunlu olan genleri saptamak için bilimcileri, üretilen genomları daha az gen barındıracak şekilde dizayn etmeye itmekteydi. Yine de üretilen tüm genomlar, (yaşayan canlılar baz alınarak) bir biçimde yaşamsal aktiviteler için gerekli olan temel genlerden başka genler de içeriyordu ve genom büyüklüğünde küçülmeye gitmek hep mümkün görünüyordu.
Bütün halinde üretilen genomlar, kimyasal olarak laboratuvar ortamlarında sentezlenmiş oligonükleotitlerden (birkaç nükleotitlik DNA dizileri) elde edilebiliyor ve alıcı hücrelere verilerek yaşamsal işlev görüp göremeyecekleri test edilebiliyor.
Sonuçlar, 1079 kilobaz çiftlik sentetik genomun (JCVI-syn1.0) yaşamsal aktiviteleri devam ettirebilmekle beraber küçültülebildiğini gösteriyor. Dizayn döngüsü olarak düşünebileceğimiz döngünün üç kez fazladan gerçekleştirilmesi ile safi yaşamsal genler geriye kalacak biçimde 531 kilobaz çifti uzunluğundaki daha kısa DNA (JCVI-syn3.0 – 531 kbp, 473 gen) sentezlenmiş oldu. Bu da doğada kendi kendine bölünerek üreyen canlılarda olan en kısa genomdan bile daha kısa olduğundan yaşamsal olarak bir anlamda bugüne kadarki en verimli genom üretildi diyebiliriz.
Kaynak : Clyde A. Hutchison III. , et al., Design and synthesis of a minimal bacterial genome, Science , 25 Mar 2016:Vol. 351, Issue 6280, DOI: 10.1126/science.aad6253