환경 생명공학 및 메타유전체학

마이클 존 우글로 이것은 생명공학 시리즈의 11번째 강의이자 마지막 두 번째 강의입니다. 여러분 모두를 따뜻하게 환영합니다. 기술 세계에서 저는 기술이 여전히 상상할 수 없는 상태로 남아 있고 심지어 우리 대다수 사람들에게 우스꽝스럽게 들릴 수도 있다는 사실에 슬퍼합니다. 그렇기 때문에 나는 과학기술에 대한 사상을 국민에게 무료로 설명하려고 노력하고 있으며, 매주 금요일마다 과학기술에 관한 글을 읽는다는 사실이 나의 목표를 달성한 것에 만족합니다. 이제 여러분이 현재 학생이라면 책을 많이 읽어야 하며 휴대전화와 컴퓨터 게임에 너무 많은 시간을 보내서는 안 된다는 점을 분명히 하겠습니다. 책을 읽지 않으면 꿈꾸던 사람이 될 수 없습니다. 학생이라면 항상 읽을 책을 가지고 다니시기 바랍니다. 환경 생명공학 연구에 포함된 획기적인 혁신이 매우 중요해졌습니다. 자연 환경에 존재하는 유전 물질의 전체를 밝혀내는 흥미로운 분야입니다. 이는 생화학 반응을 위한 새로운 경로와 세포 대사를 위한 새로운 효소의 발견에 대한 많은 아이디어와 정보를 열어줍니다. 이러한 영역은 자연환경에서 미생물 군집 전체를 바라본다. 이 영역은 세포의 주요 염색체에 부속물로 형성되는 플라스미드로 구성됩니다. 다른 영역에는 바이러스, 바이로이드, 유리 DNA 및 유기체 혼합물의 DNA가 포함됩니다. 이것은 모두 메타게놈학(metagenomics)이라는 분야에서 연구되는데, 이는 현재 과학계에 알려지지 않은 초월적인 과학적 발견과 그에 따른 새로운 생화학 반응을 통해 연구자와 과학자가 새로운 혁신을 생각해 낼 수 있는 기회를 제공합니다.

메타게놈학과 유전공학 메타유전체학에서 수집된 정보를 통해 유전 공학자는 박테리아 벡터 세포에서 새로운 유전 물질을 조작하고 배양할 수 있습니다. 복제된 유전자와 같은 유전자의 복제본을 얻기 위해 복제에 사용할 수 있습니다. 자연환경 속에 존재하는 미지의 정보를 우리가 이해하기 위해 사람들의 지식에 노출시켰습니다. 이 연구는 타고난 미생물 생태계를 갖춘 미생물 군집의 복잡성을 이해하는 데 도움이 될 것이며 이는 유리 DNA에 대한 통찰력을 제공합니다. 따라서, 이는 각각의 대사산물을 형성하기 위해 알려지지 않은 생체촉매에 의해 촉진되는 자연의 미발견 신진대사를 노출시킵니다. 이는 또한 우리가 생체분자의 존재를 발견하도록 이끌 것입니다. 전체 게놈은 이 특정 자연 환경에서 매핑되어 환경의 형태를 직접 연구할 수 있습니다. 이는 본 연구의 파생물로서 현장 구현을 암시하는 장소 이외의 다른 영역 및 기타 영역에도 적용될 수 있을 것이다. 메타게노믹스(Metagenomics)는 환경 생명공학 연구가 자연 환경의 게놈 측면에서 가장 중요한 분야라는 점을 지적합니다. 이전에는 알려지지 않았던 새로운 유전자와 생체촉매를 이용한 다양한 형태의 생명체가 발견될 수 있습니다.

알려지지 않은 미생물 이는 해당 환경에서 미생물 집단의 다양한 생리학이 알려지지 않은 미생물의 유전학을 노출시킬 수 있다는 사실로 알려져 있습니다. 이것은 효소와 그로부터 형성되는 새로운 단백질을 알고 환경이 사용되는 방식에 큰 영향을 미칠 것입니다. 동시에, 이는 매우 특정한 효소 활성 및 항생제 생산과 같은 관련 부산물에 대한 각각의 생화학적 경로를 식별하는 것으로 이어질 것입니다. 발견되지 않은 미생물의 식별은 안정 동위원소 탐사를 통해 환경 오염 물질을 정화하는 데 잠재적으로 사용될 수 있는 압도적인 발견입니다. 여기에서는 토양, 물 또는 식물의 일부 샘플을 사용하여 페놀, 암모니아, 염화물 또는 탄산염, 메탄올 또는 부탄올 또는 황산염과 같은 오염 물질에 노출시킵니다. 이러한 전구체에는 산소-18(18O), 질소-15(15N) 또는 탄소-13(13C)과 같은 검출 가능한 동위원소가 표시될 수 있습니다. 이러한 물질을 섭취하고 대사하는 미생물이 존재하면 이러한 물질이 게놈에 포함됩니다. 화학 물질을 소비하는 미생물은 전구체 물질이 대사되면 DNA가 더 무거워지고 분리될 수 있다는 이해를 바탕으로 원심분리 방법을 통해 분리됩니다. 이는 염화세슘 원심분리 추출 방법의 기울기 경사를 따릅니다. 복제된 DNA 이러한 DNA는 매우 특정한 환경 오염물질에 대한 환경 내 화학적 정화 노력에 대한 해결책이 되는 발견으로 벡터로 복제될 수 있습니다. 따라서 이들은 메타게놈 라이브러리의 일부를 형성합니다. 여기서, 생명공학 분야의 혁신으로서 생물재생 활동에 적용할 수 있는 새로운 미생물을 식별할 수 있습니다. 미생물은 지구의 문제가 되는 오염 제거 논쟁에 큰 도움이 될 정도로 급증합니다. 유해한 환경 오염 물질을 친환경 물질로 변환합니다. 예를 들어, 선진국과 후진국을 막론하고 특정 주유소 부지에서는 그 아래 토양으로 누출이 발생합니다. 이러한 누출은 토양을 오염시킬 수 있을 뿐만 아니라 추가 누출 및 침투로 인해 그 아래의 지하수를 오염시킬 수 있습니다. 예를 들어, 미국에서는 식수의 주요 공급원은 지하에서 얻은 지하수입니다. 놀랍게도 주유소 아래 토양에 사는 미생물이 적절한 메커니즘을 개발할 수 있으며, 특히 오염된 화학 물질을 섭취하고 대사하기 위해 소화 효소를 변형한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이러한 오염 물질은 해당 주유소의 휘발유에서 발생하며 매우 다양한 유형의 화학 물질로 구성됩니다. 이러한 화학 물질은 사람들의 건강에 위협이 되지 않도록 소화하고 근절하기 위해 다양한 미생물 개체군이 필요합니다. 박테리아와 같은 일부 미생물은 물에 용존 산소(DO)를 소비하여 물에 DO가 없도록 만드는 능력이 있습니다. 수생 생물이 번성하려면 용존 산소가 필요하다는 점에 유의해야 합니다. 왜냐하면 수중 생물은 호흡을 위해 DO를 추출하기 때문입니다.