ساخت سلول مهندسی شده که تبدیل به کارخانه زیستی می‌شود

تاریخ : ۱۲ تیر ۱۴۰۰

تعداد بازدید : ۴۴۰

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

پژوهشگران بریتانیایی سلول‌های مصنوعی ساختند که می‌تواند در اختیار دانشمندان قرار گرفته و پلیمرهای مصنوعی مورد نظر انها را تولید کند.

محققان اولین سلول‌هایی را ساخته اند که می‌توانند از بلوک های ساختمانی، پلیمرهای مصنوعی ایجاد کنند. این پروژه با هدایت دانشمندان آزمایشگاه زیست شناسی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی (MRC) در کمبریج، همچنین نشان داد که ژنوم مصنوعی باکتری ها را کاملاً در برابر عفونت ویروس ها مقاوم می کند.

 

دانشمندان می گویند تحقیقات آنها می تواند به تولید پلیمرهای جدید منجر شود، مولکول‌های بزرگی که از بسیاری از واحدهای تکرار شونده مانند پروتئین‌ها، پلاستیک‌ها و بسیاری از داروها از جمله آنتی بیوتیک ها از آنهاساخته شده اند و این فناوری جدید می‌تواند تولید داروها را با استفاده مطمئن از باکتری آسان می کند.

 

نتایج این تحقیق که در مجله Science منتشر شده است، بر اساس اقدامات پیشگامانه قبلی این تیم انجام شده است، زمانی که آنها در سال 2019، روش‌های جدیدی برای ایجاد بزرگترین ژنوم مصنوعی، ساخت کل ژنوم باکتری اشریشیا کلی (E.coli) ارائه کردند.

 

هدف دانشمندان استفاده از فناوری جدید برای ایجاد اولین سلولی بود که می‌تواند پلیمرها را کاملاً از بلوک های سازنده‌ای که در طبیعت یافت نمی شوند، ایجاد کند.

 

پروتئین‌ها نوعی پلیمر هستند، بنابراین دانشمندان قصد داشتند با بهره‌برداری از فرآیند‌های طبیعی تولید پروتئین سلول‌ها، پلیمرهای مصنوعی بسازند.

 

این کد ژنتیکی به سلول دستور می دهد که چگونه پروتئین هایی ایجاد کند که از طریق اتصال رشته هایی از بلوک های ساختمانی طبیعی به نام اسیدهای آمینه ساخته می شوند.

 

کد ژنتیکی DNA از چهار پایه تشکیل شده است که با حروف نشان داده می شوند: A ، T ، C و G. چهار حرف موجود در DNA در گروه های سه حرفی خوانده می شوند - به عنوان مثال "TCG" - که به آنها کدون گفته می‌شود.

 

هر کدون به سلول می گوید که یک آمینو اسید خاص به زنجیره اضافه کند، این کار را از طریق مولکول هایی به نام "tRNA" انجام می دهد. هر کدون دارای یک tRNA خاص است که آن را تشخیص می دهد و آمینو اسید مربوطه را اضافه می کند.

 

با چهار حرف در گروه های سه تایی ، 64 ترکیب ممکن از حروف وجود دارد. با این حال ، فقط 20 اسید آمینه طبیعی مختلف وجود دارد که سلول ها معمولاً از آنها استفاده می کنند. بنابراین ، چندین کدون مختلف می توانند مترادف باشند یعنی همه آنها اسید آمینه یکسانی را کد می‌کنند. به عنوان مثال TCG ، TCA ، AGC و AGT همه کد سرین هستند. همچنین کدون هایی وجود دارد که به سلول می گوید چه موقع تولید پروتئین را متوقف کند ، مانند TAG و TAA.

 

هنگامی که در سال 2019 ، تیم آزمایشگاه MRC زیست شناسی مولکولی اولین ژنوم سنتز شده از ابتدا را برای باکتری‌های مورد مطالعه، E. coli ایجاد کردند، آنها از فرصت استفاده کردند و ژنوم آن را ساده کردند.

 

آنها برخی از کدون ها را با مترادف خود جایگزین کردند: آنها هر نمونه از TCG و TCA را حذف کردند و مترادف آن AGC و AGT را جایگزین کردند.

 

آنها همچنین هر نمونه از کدون "توقف" TAG را حذف کرده و مترادف آن را با TAA جایگزین کردند. باکتری های اصلاح شده دیگر کدون های TCG ، TCA و TAG را در ژنوم خود نداشتند ، اما هنوز هم می توانند پروتئین های طبیعی بسازند و زنده و رشد کنند.

 

در حال حاضر، دانشمندان در جدیدترین تحقیقات خود باکتری‌ها را اصلاح کرده و مولکول‌های tRNA را که کدونهای TCG و TCA را تشخیص می دهند، حذف می کنند. این بدان معنی است که حتی اگر کدهای TCG یا TCA در کد ژنتیکی وجود داشته باشد، سلول دیگر مولکولی ندارد که بتواند آن کدون‌ها را بخواند.

 

این برای هر ویروسی که می خواهد سلول را آلوده کند، کشنده است، زیرا ویروس‌ها با تزریق ژنوم خود به سلول و ربودن ماشین آلات سلولی تکثیر می شوند. ژنوم های ویروس هنوز حاوی مقدار زیادی کدون TCG ، TCA و TAG هستند ، اما باکتری های اصلاح شده tRNA های خواندن این کدون ها را از دست می دهند.

 

هنگامی که ماشین آلات موجود در باکتری های اصلاح شده سعی در خواندن ژنوم ویروس دارند ، هر بار که به کدون TCG ، TCA یا TAG برسند از کار می افتد.

 

در این مطالعه ، محققان باکتری‌های آنها را با ویروس آلوده کردند. باکتری‌های طبیعی اصلاح نشده توسط ویروس ها از بین می روند ، اما باکتری های اصلاح شده در برابر عفونت مقاوم بوده و زنده مانده اند.

 

مقاوم سازی باکتری ها در برابر ویروس ها می تواند ساخت برخی از داروها را با اطمینان تر و ارزان تر کند. بسیاری از داروها توسط باکتری های در حال رشد تولید می شوند که حاوی دستورالعمل های تولید دارو هستند.

 

منبع : https://phys.org/news/2021-06-cells-reprogrammed-synthetic-polymersand-virus-resistant.html

نظر شما