Minimalt genom

Det minimala genomet är ett begrepp som kan definieras som den uppsättning gener som är tillräckliga för att liv ska existera och föröka sig under näringsrika och stressfria förhållanden. Alternativt kan det också definieras som genuppsättningen som stöder liv på en axenisk cellkultur i rika medier, och man tror att vad som utgör det minimala genomet kommer att bero på de miljöförhållanden som organismen lever. Genom en tidig undersökning bör det minimala genomet av en bakterie inkludera en praktiskt taget komplett uppsättning proteiner för replikering och translation, en transkriptionsapparat som inkluderar fyra subenheter av RNA-polymeras inklusive sigmafaktorns rudimentära proteiner tillräckliga för rekombination och reparation, flera chaperoneproteiner, kapacitet för anaerob metabolism genom glykolys och fosforylering på substratnivå , transaminering av glutamyl-tRNA till glutaminyl-tRNA, lipid (men ingen fettsyra) biosyntes, åtta kofaktorenzym, proteinexportmaskineri och ett begränsat metabolittransportnätverk inklusive membran-ATPaser. Proteiner involverade i det minimala bakteriegenomet tenderar att vara väsentligt mer relaterade till proteiner som finns i archaea och eukaryoter jämfört med den genomsnittliga genen i bakteriegenomet, vilket mer allmänt indikerar ett betydande antal universellt (eller nästan universellt) konserverade proteiner. De minimala genomen som rekonstruerats på basis av befintliga gener utesluter inte enklare system i mer primitiva celler, såsom ett RNA-världsgenom som inte har behov av DNA-replikationsmaskineri, som annars är en del av det minimala genomet av nuvarande celler.

Detta minimala genomkoncept förutsätter att genom kan reduceras till ett absolut minimum, givet att de innehåller många icke-essentiella gener av begränsad eller situationsmässig betydelse för organismen. Därför, om en samling av alla essentiella gener sattes ihop, skulle ett minimumgenom kunna skapas på konstgjord väg i en stabil miljö. Genom att lägga till fler gener är det möjligt att skapa en organism med önskade egenskaper. Konceptet med minimalt genom uppstod från observationerna att många gener inte verkar vara nödvändiga för att överleva. För att skapa en ny organism måste en forskare fastställa den minimala uppsättning gener som krävs för metabolism och replikation . Detta kan uppnås genom experimentell och beräkningsanalys av de biokemiska vägar som behövs för att utföra grundläggande metabolism och reproduktion. En bra modell för ett minimalt genom är Mycoplasma genitalium på grund av dess mycket lilla genomstorlek. De flesta gener som används av denna organism anses vanligtvis vara nödvändiga för överlevnad; baserat på detta koncept har en minimal uppsättning av 256 gener föreslagits.

Genomreduktion i naturen

Bakterier, Archaea och Symbionts

Det minsta kända genomet av en frilevande bakterie är 1,3 Mb med ~1100 gener. Emellertid observeras betydligt mer reducerade genom vanligtvis i naturligt förekommande symbiotiska och parasitära organismer. Genomreduktion driven av mutation och genetisk drift i små och asexuella populationer med fördomar för gendeletion kan ses i symbionter och parasiter, som vanligtvis upplever snabb utveckling, kodonomplaceringar, fördomar för AT-nukleotidsammansättningar och förhöjda nivåer av proteinfelveckning som resulterar i ett stort beroende av molekylära chaperones för att säkerställa proteinfunktionalitet. Dessa effekter, som sammanfaller med spridningen av mobila genetiska element, pseudogener, genomomläggningar och kromosomal deletion studeras och observeras bäst i mer nyligen utvecklade symbionter. Orsaken till detta är att symbionten eller parasiten kan lägga ut en vanlig cellulär funktion till en annan cell och så, i avsaknad av att behöva utföra denna funktion för sig själv, därefter förlora sina egna gener som är avsedda att utföra denna funktion. De mest extrema exemplen på genomreduktion har hittats i moderligt överförda endosymbionter som har upplevt långvarig samevolution med sina värdar och i processen förlorat en betydande del av sin cellulära autonomi. Nyttiga symbionter har en större kapacitet för genomreduktion än parasiter, eftersom värdsamanpassning gör att de kan förlora ytterligare viktiga gener. En annan viktig skillnad mellan genomreduktion i parasiter och genomreduktion i endosymbionter är att parasiter förlorar både genen och dess associerade funktion, medan endosymbionter ofta behåller funktionen hos den förlorade genen eftersom den funktionen tas över av värden. De gener som oftast överlever genförlust inkluderar de som är involverade i DNA-replikation, transkription och translation, även om ett antal undantag är kända. Till exempel kan förlust ofta ses i subenheter av DNA-polymeras-holoenzym och vissa DNA-reparationsgener . Majoriteten av ribosomala proteiner behålls (även om vissa som RpmC ibland saknas). I vissa fall går vissa tRNA-syntetaser förlorade. Genförlust ses också i gener för komponenter i det cellulära höljet, biosyntes av biomolekyler som purin, energimetabolism och mer.

För endosymbionter i vissa härstamningar är det möjligt att hela genomet går förlorat. Till exempel har vissa mitosomer och hydrogenosomer (degenererade versioner av mitokondrierna kända i vissa organismer) upplevt en total genförlust och har inga kvarvarande gener, medan de mänskliga mitokondrierna fortfarande behåller en del av sitt genom. Det befintliga genomet i den mänskliga mitokondriella organellen är 16,6 kb långt och innehåller 37 gener. Mellan organismer kan mitokondriernas genom koda för mellan 3 till 67 proteiner, med förslag att den sista eukaryota gemensamma förfadern kodade för minst 70 gener i sitt genom. Det minsta kända mitokondriella genomet är det av Plasmodium falciparum , med en genomstorlek på 6 kb som innehåller tre proteinkodande gener och några rRNA-gener. (Å andra sidan är det största kända mitokondriella genomet 490 kb.) Genomer nästan lika små kan också hittas i relaterade apicomplexans. Å andra sidan har mitokondriella genomen hos landväxter expanderat till över 200 kb med den största (vid över 11 Mb) som överstiger storleken på genomet hos bakterier och till och med de enklaste eukaryoterna. Organeller kända som plastider i växter (inklusive kloroplaster , kromoplaster och leukoplaster ), en gång frilevande cyanobakterier , behåller vanligtvis längre genom i storleksordningen 100-200 kb med 80-250 gener. I en analys av 15 kloroplastgenom hade de analyserade kloroplasterna mellan 60-200 gener. Över dessa kloroplaster identifierades totalt 274 distinkta proteinkodande gener, och endast 44 av dem hittades universellt i alla sekvenserade kloroplastgenom. Exempel på organismer som har upplevt genomreduktion inkluderar arter av Buchnera , Chlamydia , Treponema , Mycoplasma och många andra. Jämförelser av multipla sekvenserade genom av endosymbionter i flera isolat av samma art och linjer har bekräftat att även långtidssymbionter fortfarande upplever pågående genförlust och överföring till kärnan. Nu tydliga integranter av m i t ochondrial eller p las t id DNA har ibland benämnts "numts" respektive "nupts".

Det minimala genomet korrelerar med små genomstorlekar, givet det konsekventa förhållandet mellan genomstorlek och antalet proteinkodande gener i bakterier, där en gen i genomsnitt korrelerar till en kilobas av genomsekvensen (även om organeller är ett frekvent undantag). Mycoplasma genitalium , en human urogenital patogen som har ett genom av storleken 580 kb och består av endast 482 proteinkodande gener, har använts som en främsta modell för minimala genom. Ett antal symbionter har nu upptäckts med genom under 500 kb i längd, de flesta av dem är bakteriella symbionter av insekter typiskt från taxan Pseudomonadota och Bacteroidota . Den parasitära archaea Nanoarchaeum equitans har ett genom 491 kb långt. År 2002 fann man att vissa arter av släktet Buchnera har ett reducerat genom på endast 450 kb i storlek. År 2021 visade sig endosymbiont " Candidatus Azoamicus ciliaticola" ha ett genom 290 kb långt. Symbionten Zinderia insecticola visade sig ha ett genom på 208 kb 2010. 2006 hittades en annan endosymbiont Carsonella ruddii med ett reducerat genom 160 kb i längd omfattande 182 proteinkodande gener. Överraskande fann man att genförlust i Carsonella symbionter är en pågående process. Andra mellanstadier i genförlust har observerats i andra reducerade genom, inklusive övergången av vissa gener till pseudogener som ett resultat av ackumulerande mutationer som inte selekteras mot eftersom värden utför det nödvändiga syftet med den genen. Genomet av Candidatus Hodgkinia cicadicola, en symbiont av cikador, visade sig vara 144 kb. År 2011 Tremblaya princeps innehålla en intracellulär endosymbiont med ett genom på 139 kb, reducerat till den grad att till och med några translationsgener hade gått förlorade. I den minsta hittills fann en studie från 2013 några bakteriella symbionter av insekter med ännu mindre genom. Närmare bestämt innehöll två bladhopparsymbiioner kraftigt reducerade genom: medan Sulcia muelleri hade ett genom på 190 kb, hade Nasuia deltocephalinicola ett genom på endast 112 kb och innehåller 137 proteinkodande gener. Kombinerat kan genomen av dessa två symbionter endast syntetisera tio aminosyror, förutom en del av maskineriet som är involverat i DNA-replikation, transkription och translation. Generna för ATP-syntes genom oxidativ fosforylering har dock gått förlorade.

Virus och virusliknande partiklar

Virus och virusliknande partiklar har de minsta genomen i naturen. Till exempel bakteriofag MS2 av endast 3569 nukleotider (enkelsträngat RNA) och kodar bara för fyra proteiner som överlappar varandra för att effektivt utnyttja genomutrymmet. På liknande sätt, bland eukaryota virus, svincirkovirus bland de minsta. De kodar endast 2–3 öppna läsramar . Viroider är cirkulära molekyler RNA som inte har några proteinkodande gener alls, även om RNA-molekylen själv fungerar som ett ribozym för att möjliggöra dess replikering. Genomet hos en viroid är mellan 200-400 nukleotider långt.

Ökning av det minimala genomet och konstruktion av syntetisk mykoplasma

Detta koncept uppstod som ett resultat av ett samarbete mellan National Aeronautics and Space Administration (NASA) och två forskare: Harold Morowitz och Mark Tourtellotte. På 1960-talet sökte NASA efter utomjordiska livsformer och antog att om de existerade kan de vara enkla varelser. För att fånga folks uppmärksamhet publicerade Morowitz om mykoplasma som de minsta och enklaste självreplikerande varelserna. NASA och de två forskarna grupperade sig och kom på idén att sätta ihop en levande cell av komponenterna i mykoplasma. Mykoplasma valdes ut som den bästa kandidaten för cellåtersammansättning, eftersom de är sammansatta av en minimal uppsättning organeller, såsom ett plasmamembran, ribosomer och ett cirkulärt dubbelsträngat DNA. Morowitz huvudidé var att definiera hela maskineriet för mykoplasmaceller på molekylär nivå. Han meddelade att en internationell insats skulle hjälpa honom att uppnå detta huvudmål.

Huvudplanen bestod av:

fysisk och funktionell kartläggning med fullständig sekvensering av mykoplasman
Bestäm de öppna läsramarna (ORF)
Bestämning av de kodade aminosyrorna
Förstå geners funktioner
Sista steget: återmontera mycoplasmas cellulära maskineri.

På 1980-talet hade Richard Herrmanns laboratorium fullständigt sekvenserat och genetiskt karakteriserat genomet på 800 kb hos M. pneumoniae . Trots den lilla storleken på genomet var detta fortfarande en treårig process. 1995 samarbetade ett annat laboratorium från Maryland Institute for Genomic Research (TIGR) med teamen från Johns Hopkins och University of North Carolina. Denna grupp valde att sekvensera genomet av Mycoplasma genitalium, bestående av endast 580 kb genom. Detta åstadkoms på 6 månader.

Sekvenseringsdata från M. genitalium ledde till upptäckten av några bevarade gener, som i slutändan hjälpte till att definiera väsentlighet för livet, av en minimal självreplikerande cell. Detta är delvis varför M. genitalium har blivit en främsta kandidat för minimalt genomprojekt.

Att hitta en minimal uppsättning essentiella gener görs vanligtvis genom selektiv inaktivering eller deletioner av gener och sedan testa effekten av var och en under en given uppsättning förhållanden. J. Craig Venter-institutet genomförde dessa typer av experiment på M. genitalium och hittade 382 essentiella gener.

J.Craig Venter-institutet startade senare ett projekt för att skapa en syntetisk organism vid namn Mycoplasma laboratorium, med hjälp av de minimala uppsättningsgener som identifierats från M. genitalium .

Hur man börjar rekonstruera

Rekonstruktion av ett minimalt genom är möjlig genom att använda kunskapen om existerande genom, genom vilken uppsättningar av gener som är nödvändiga för att leva också kan bestämmas. När uppsättningen av väsentliga genetiska element är kända kan man fortsätta att definiera nyckelvägarna och kärnspelarna genom att modellera simuleringar och genomteknik för våtlabb. De två organismer på vilka den "minimala genuppsättningen för cellulärt liv" applicerades var: Haemophilus influenzae och M. genitalium . En lista över ortologa proteiner sammanställdes i hopp om att det skulle innehålla protein som är nödvändigt för cellöverlevnad, eftersom ortolog analys avgör hur två organismer utvecklades och kastar bort alla icke-essentiella gener. Eftersom H. influenza och M. genitalium är gramnegativa och grampositiva bakterier och på grund av deras enorma utveckling förväntades det att dessa organismer skulle vara berikade gener som var av universell betydelse. Emellertid innehöll 244 upptäckta ortologer inga parasitismspecifika proteiner. Slutsatsen av denna analys var att liknande biokemiska funktioner kan utföras av icke-ortologa proteiner. Även när biokemiska vägar för dessa två organismer kartlades fanns flera vägar närvarande men många var ofullständiga. Proteiner som fastställdes vara gemensamma mellan de två organismerna var icke ortologa för varandra. Mycket av forskningen fokuserar främst på det förfäders genom och mindre på det minimala genomet. Studier av dessa existerande genom har hjälpt till att fastställa att ortologa gen som finns i dessa två arter inte nödvändigtvis är nödvändiga för överlevnad, i själva verket visade sig icke-ortologa gener vara viktigare. Det fastställdes också att för att proteiner ska dela samma funktioner behöver de inte ha samma sekvens eller gemensamma tredimensionella veck. Att skilja mellan ortologer och paraloger och detektera förskjutningar av ortologer har varit ganska fördelaktigt för att rekonstruera evolutionen och bestämma den minimala genuppsättning som krävs för ett cellulärt liv. Istället för att genomföra en strikt ortologistudie, hjälpte jämförande av grupper av ortologer och förekomst i de flesta klader istället för varje art att stöta på gener som förlorats eller förskjutits. Endast genom som har sekvenserats fullständigt har gjort det möjligt att studera ortologer i gruppen av organismer. Utan ett fullständigt sekvenserat genom skulle det inte vara möjligt att bestämma den väsentliga minimala genuppsättning som krävs för överlevnad.

Essentiella gener av M. genitalium

J. Craig Venter Institute (JCVI) genomförde en studie för att hitta alla väsentliga gener hos M. genitalium genom global transposonmutagenes . Som ett resultat fann de att 382 av 482 proteinkodande gener var väsentliga. Gener som kodar för proteiner med okänd funktion utgör 28 % av den uppsättning av essentiella proteinkodande gener. Innan den här studien genomfördes hade JCVI utfört en annan studie på de icke-essentiella generna, gener som inte krävs för tillväxt, av M.genitalium , där de rapporterade användningen av transposonmutagenes . Trots att man har listat ut de icke-essentiella generna är det inte bekräftat att produkterna som dessa gener gör har några viktiga biologiska funktioner. Det var endast genom studier av genväsentlighet av bakterier som JCVI har kunnat komponera en hypotetisk minimal genuppsättning.

Studien publicerad 1999 och 2005

I JCVI:s studie från 1999 bland de två organismerna, M. genitalium och Mycoplasma pneumoniae, kartlade de cirka 2 200 transposoninsättningsställen och identifierade 130 förmodade icke-essentiella gener i M. genitalium proteinkodande gener eller M. pneumoniae genitalium -gener av M. I sitt experiment odlade de en uppsättning Tn4001-transformerade celler under många veckor och isolerade genomiskt DNA från dessa blandningar av mutanter . Amplikoner sekvenserades för att detektera transposoninsättningsställena i mykoplasma-genom. Gener som innehöll transposoninsättningarna var hypotetiska proteiner eller proteiner som ansågs icke-essentiella.

Under denna process ansågs några av de störande generna en gång vara oväsentliga, efter att fler analyser visade sig vara nödvändiga. Anledningen till detta fel kan ha varit på grund av att gener är toleranta mot transposoninsättningarna och därmed inte störs; celler kan ha innehållit två kopior av samma gen; eller genprodukten tillfördes av mer än en cell i dessa blandade pooler av mutanter. Införandet av transposon i en gen innebar att den var störd, därför oväsentlig, men eftersom de inte bekräftade frånvaron av genprodukter misstog de alla störande gener som icke-essentiella gener.

Samma studie från 1999 utökades senare och de uppdaterade resultaten publicerades sedan 2005.

Några av de störande gener som ansågs vara väsentliga var isoleucyl- och tyrosyl-tRNA-syntetaser (MG345 och MG455), DNA-replikationsgenen dnaA (MG469) och DNA-polymeras III-subenhet a (MG261). Sättet som de förbättrade denna studie var genom att isolera och karakterisera M. genitalium Tn4001-insättningar i varje koloni en efter en. De individuella analyserna av varje koloni visade fler resultat och uppskattningar av nödvändiga gener för livet. Den viktigaste förbättringen de gjorde i denna studie var att isolera och karakterisera individuella transposonmutanter. Tidigare isolerade de många kolonier som innehöll en blandning av mutanter. Filterkloningsmetoden hjälpte till att separera blandningarna av mutanter.

Nu hävdar de helt olika uppsättningar av icke-essentiella gener. De 130 icke-essentiella generna som först hävdades har nu minskat till 67. Av de återstående 63 generna var 26 gener förstörda endast i M. pneumoniae, vilket betyder att vissa M. genitalium ortologer av icke-essentiella M. pneumoniae -gener faktiskt var väsentliga.

De har nu fullständigt identifierat nästan alla icke-essentiella gener i M. genitalium , antalet genstörningar baserade på analyserade kolonier nådde en platå som funktion och de hävdar totalt 100 icke-essentiella gener av de 482 proteinkodande generna i M. genitalium

Det slutliga resultatet av detta projekt har nu kommit till att konstruera en syntetisk organism, Mycoplasma laboratorium baserad på den 387 proteinkodande regionen och 43 strukturella RNA-gener som finns i M. genitalium .

Mycoplasma laboratorium

Detta projekt pågår för närvarande fortfarande och det kan möjligen bli den allra första livsformen skapad av människor. Det är ganska troligt att denna forskningslinje kan leda till att en bakterie skapas som ytterligare kan konstrueras för att producera bränsle, göra mediciner, vidta åtgärder mot den globala uppvärmningen och göra antibiotika .

I maj 2010 skapade JCVI framgångsrikt en "syntetisk livsform", som kommer att göra det möjligt för dem att dissekera en genetisk instruktionsuppsättning av en bakteriecell och se hur den verkligen fungerar. Den syntetiska livsformen konstruerades genom att ersätta DNA från en befintlig bakterie och ersätta det med DNA som var artificiellt designat och konstruerat.

Minimala genomprojekt

Ett antal projekt har försökt identifiera de väsentliga generna hos en art. Detta nummer bör approximera det "minimala genomet". Till exempel har genomet av E. coli reducerats med cirka 30 %, vilket visar att denna art kan leva med mycket färre gener än vad vildtypsgenomet innehåller.

Följande tabell innehåller en lista över sådana minimala genomprojekt (inklusive de olika tekniker som används).

År	Organism	Metod
1996	H. influenzae, E. coli	In silico jämförelse av genom
1998	H. influenzae, S. pneumoniae	Tn-mutagenes och DNA-fingeravtryck
1999	M. genitalium	Mättande Tn-mutagenes
2000	V. cholerae	Tn-mutagenes och arabinospromotor
2001	S. aureus	Antisens-RNA
2001	M. bovis	Tn-mutagenes och mikroarray
2002	H. influenzae	Tn-mutagenes och DNA-fingeravtryck
2002	Buchnera spp	Sekvensjämförelse
2002	S. cerevisiae	Systematisk gen deletion
2002	S. aureus	Antisens-RNA
2002	E coli	Röd rekombinasexcision
2002	E coli	Cre/ loxP excision

För mer information, se även avsnittet 'Minimalt genomprojekt' på 'Mycoplasma laboratorium' .

Antal väsentliga gener

Antalet essentiella gener är olika för varje organism. Faktum är att varje organism har olika antal essentiella gener, beroende på vilken stam (eller individ) som testas. Dessutom beror antalet på under vilka förhållanden en organism testas. I flera bakterier (eller andra mikrober som jäst) har alla eller de flesta gener raderats individuellt för att avgöra vilka gener som är "nödvändiga" för överlevnad. Sådana tester utförs vanligtvis på rika medier som innehåller alla näringsämnen. Men om alla näringsämnen tillhandahålls är gener som krävs för syntesen av näringsämnen inte "nödvändiga". När celler odlas på minimala medier är många fler gener viktiga eftersom de kan behövas för att syntetisera sådana näringsämnen (t.ex. vitaminer). Siffrorna i följande tabell har vanligtvis samlats in med hjälp av multimedia (men se originalreferenser för detaljer).

Organism	Essentiella gener
Escherichia coli	1617
Bacillus subtiis	271
Haemophilus influenzae	642
Streptococcus pneumoniae	244
Mycoplasma genitalium	381
Vibrio cholerae	779
Staphylococcus aureus	653
Saccharomyces cerevisiae	1110

Antalet essentiella gener samlades in från databasen över essentiella gener (DEG), förutom B. subtilis , där data kommer från Genome News Network. Organismerna som listas i denna tabell har systematiskt testats för essentiella gener. För mer information om minimalt genom Se även avsnittet 'Andra släkten' på 'Mycoplasma laboratorium' .

Första självreplikerande syntetiska cellen

Forskare vid JCVI skapade 2010 framgångsrikt en syntetisk bakteriecell som var kapabel att replikera sig själv. Teamet syntetiserade en kromosom på 1,08 miljoner baspar av en modifierad Mycoplasma mycoides . Den syntetiska cellen kallas: Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0. DNA:t designades i en dator, syntetiserades och transplanterades in i en cell från vilken det ursprungliga genomet hade tagits bort. De ursprungliga molekylerna och pågående reaktionsnätverken i mottagarcellen använde sedan det artificiella DNA:t för att generera dotterceller. Dessa dotterceller är av syntetiskt ursprung och kan replikeras ytterligare, enbart kontrollerade av det syntetiska genomet.

Den första halvan av projektet tog 15 år att slutföra. Teamet designade ett korrekt, digitaliserat genom av M. mycoides . Totalt byggdes 1 078 kassetter, var och en 1 080 baspar långa. Dessa kassetter designades på ett sätt att änden av varje DNA-kassett överlappade med 80 baspar. Hela det sammansatta genomet transplanterades i jästceller och odlades som konstgjord kromosom från jäst.

Framtida riktning och användningsområden

Framtida riktning: Baserat på JCVI:s framsteg inom området syntetisk biologi är det möjligt att forskare inom en snar framtid kommer att kunna föröka M. genitaliums genom i form av naket DNA, till mottagarmykoplasmaceller och ersätta deras ursprungliga genom med ett syntetiskt genomet. Eftersom mykoplasma inte har någon cellvägg är det möjligt att överföra ett nakent DNA till deras cell. Det enda kravet nu är tekniken att inkludera det syntetiska genomet av M. genitalium i mykoplasmaceller. Till viss del har detta blivit möjligt, den första replikerande syntetiska cellen har redan utvecklats av JCVI och de håller nu på att skapa sitt första syntetiska liv, bestående av ett minimalt antal essentiella gener. Detta nya genombrott inom syntetisk biologi kommer säkerligen att tillföra ett nytt tillvägagångssätt för att förstå biologi; och denna omformning och prototyping av genom kommer senare att bli fördelaktigt för bioteknikföretag, vilket gör det möjligt för dem att producera syntetiska mikrober som producerar nya, billigare och bättre bioprodukter.

Användning av minimalt genom:

Identifiering av väsentliga gener
Minskad genetisk komplexitet som möjliggör större förutsägbarhet av konstruerade stammar.
Konstruera växter för att motstå herbicider eller svåra miljöförhållanden.
Syntetiskt producera läkemedel
Storskaliga fördelar: ren energi
Förnybara kemikalier
Att binda kol från atmosfären.
Skapa nyttiga mikrober för att få dem att producera bioprodukter.