تاسیس ژنوم مصنوعی که خویشتن را تکثیر می کند

زیست شناسی مصنوعی نه تنها فرایندهای حیات را مشاهده و وصف می کند؛ بلکه از آن ها نیز تقلید می کند. یکی از فردی های مهم وجود اقتدار افزودن محسوب می شود و این به معنای حفظ کردن جهیز شیمیایی است. دانشمندان مؤسسه ی بیوشیمیایی ماکس پلانک آلمان سیستمی باریک اند که می تواند بخش هایی از DNA و واحدهای ساختمانی پروتئین خود را بازتولید کند.

پژوهشگران حوزه ی زیست شناسی مصنوعی فرایندهای «پایین به بالا» را تجسس می کنند که به معنای تولید سیستم های تقلیدکننده ی عمر با استفاده از واحدهای ساختمانی بی جان است. یکی از فردی های اساسی تمامی موجودات زنده قدرت حفظ و اضافه خود به عنوان وجودی شاخص است. با این حال، رویکرد ساختگی پایین به پشته بخاطر خلق سیستمی که بتواند خود را افزایش کند، چالش تجربی بزرگی است. دانشمندان نخستین بار بر این مانع قدرت کرده و چنین سیستمی ساخته اند.

هانس ماشلر، رئیس دسته پژوهشی سیستم های بیومیمتیک درون مؤسسه ی ماکس پلانک، همراه با دیگر اعضای گروهش روی تقلید از افزایش ژنوم ها و سنتز پروتئین ها با رویکردی پایین بوسیله بالا فقره می کنند. هر دو این فرایندها برای حفظ و تولیدمثل سیستم های بیولوژیکی اساسی هستند. این پژوهشگران چیره شده اند سیستمی داخل آزمایشگاهی بسازند که درون آن، هر دو فرایند می تواند بی آرامی زمان اجرا شود. ماشلر توضیح می دهد:مقاله های مرتبط:دانشمندان ارگانیسمی با ژنوم کاملا مصنوعی ساختن کردندساخت نخستین ژنوم باکتریایی با استفاده از کامپیوترساخت یک ژنوم کاملا مصنوعی توسط دانشمندان

جهیز ما می تواند مدخل درخورتوجهی از اجزای مولکولی خود را بازتولید کند.

پژوهشگران برای آغاز فرایند مذکور بوسیله اجازه تاسیس و دستگاه های مولکولی و مواد مقوی مختلفی حاجت داشتند. فرایند برگردان در بیولوژی به معنای این است که دستور ساخت قطعه DNA حاوی داده ها لازم برای تولید پروتئین ها است. پروتئین ها معمولا به عنوان ماشین های مولکولی شناخته می شوند؛ بجای اغلب به عنوان کاتالیزور ایفا و واکنش های بیولوژیکی را در موجودات زنده تعجیل می کنند. واحدهای ساختمانی پا بر جا DNA نوکلئوتیدها هستند و پروتئین ها نیز از اسیدهای آمینه باریک می شوند.

فاکتورهای ترجمه ی ژنوم بدلی از باکتری اشریشیای کلی می آیند. این پروتئین ها بخاطر ترجمه ی دستورهای موجود در توالی DNA به پروتئین بنیانی است؛ بنابراین، برای سیستم های خودتکثیرکننده نیز ضروری هستند.

پژوهشگران سیستم پیش روی تو آزمایشگاهی را ساختن کردند که پروتئین ها را براساس الگوی DNA سنتز می کند. سیستم بیان تو آزمایشگاهی اکنون می تواند بوسیله نعوظ بسیار کارآمدی پروتئین های معروف به DNA پلیمراز را بسازد و این DNA پلیمرازها با استعمال از نوکلئوتیدها DNA را اضافه می کنند. کای لیبیکر، سخن سنج ی مطلع مقاله، توضیح می دهد:برخلاف مطالعات گذشته، سیستم ما می تواند قطعات نسبتا تمام از DNA را بخواند و نسخه برداری نرم.

دانشمندان با استفاده از ۱۱ قطعه ی حلقه مانند، از DNA ژنوم های جعلی را مونتاژ کردند. این ساختار چندبخشی به آن ها اجازه رحم قطعات خاصی از DNA را به آسانی درج یا حذف کنند. بزرگ ترین ژنوم چندبخشی ساخته شده داخل این مطالعه شامل متجاوز از ۱۱۶ هزاره جفت باز وجود که به طول ژنوم سلول های متجاوز ساده می رسد.بازتولید پروتئین ها

ژنوم مصنوعی علاوه بر رمزگذاری پلیمرازها که برای تکثیر DNA مهم هستند، حاوی الگوهایی برای ساخت پروتئین های دیگری مانند ۳۰ فاکتور ترجمه است که از باکتری اشریشیای کلی نشئت گرفته اند. عوامل ترجمه برای ترجمه ی الگوی DNA به پروتئین های مرتبط مهم هستند؛ بنابراین، برای جهیز های خودتکثیرکننده ضروی به احصائیه می آیند که از فرایندهای بیوشیمیایی تقلید می کنند.

پژوهشگران بخاطر نشان دادن این موضوع که سیستم تقریر درون آزمایشگاهی آن ها نه تنها می تواند DNA را تکثیر کند؛ بلکه می تواند فاکتورهای ترجمه را نیز تولید کند، از طیف سنجی جرمی استفاده کردند. آن ها بوسیله دستیار این روش مقدار پروتئین تولیدشده ی جهیز را گلچین کردند. داخل کمال شگفتی، برخی از فاکتورهای برگردان تا اینکه پس از واکنش، درون مقادیر بیشتری از آن چیزی حضور داشتند که قبلا افزوده شده وجود.

به گفته ی پژوهشگران، این موفقیت گامی عمده بوسیله لفظ ایجاد سیستمی خودتکثیرکننده است که از فرایندهای بیولوژیکی تقلید می کند. دانشمندان سرود دارند درون آینده، ژنوم مصنوعی را با افزودن پاره های دیگری از DNA گسترش دهند. آن ها می خواهند با باهم اتحاد کردن همکارانی از شبکه ی پژوهشی MaxSynBio، سیستم پوشش داری تولید کنند که بتواند با اضافه مواد مغذی و دفع مواد زائد زنده بماند. چنین سلولی کاربردهای مختلفی خواهد داشت؛ مثلا می تواند در بیوتکنولوژی بوسیله نشانی ماشینی برای تولید اختصاصی مواد طبیعی با به نشانی پلتفرمی برای تاسیس سیستم های شبه حی مرموز تیز استفاده شود.

نتایج این مطالعه درون مجله Nature communicatins منتشر شده است.بیشتر بخوانید:تکامل؛ تمثال معروف راهپیمایی صعود اشتباه است`کشف ویروسی مرموز با ژنتیکی ناشناخته در برزیلدانشمند چینی مسئول اصلاح ژنتیکی نوزادان بوسیله ۳ سال حبس محکوم شدچرا فام پوست مردم ها با یکدیگر مغایرت می کند؟آیا می توان با صیقل یک میلیون دلار روند پیری را معکوس کرد؟