به نقل از آی‌ای، دی‌ان‌ای، مولکولی که اطلاعات ژنتیکی همه موجودات زنده را ذخیره می‌کند، تنها از چهار سخن شیمیایی یا نوکلئوتید راه اندازی شده است. اما اگر بتوانیم حروف بیشتری به این الفبا اضافه کنیم و انواع جدیدی از دی‌ان‌ای تشکیل کنیم، چه؟
این کاری است که تیمی از محققان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو، بنیاد تکامل مولکولی کاربردی و موسسه مطالعات بیولوژیکی سالک(Salk) انجام داده‌اند. آنها نسخه جدیدی از دی‌ان‌ای را با شش سخن به جای چهار سخن ابداع کرده‌اند که مشخص می کند می‌توان از آن برای ساخت پروتئین‌ها که بلوک‌های سازنده حیات می باشند، منفعت گیری کرد.
این شاهکار که در مجله Nature Communications انتشار شده است، درهایی را به روی آینده‌ای باز می‌کند که در آن پروتئین‌های طراحی شده سفارشی و کاربردهای بیولوژیکی تازه می‌توانند به حقیقت تبدیل شوند.
چهار نوکلئوتید
دی‌ان‌ای که سنگ بنای اولیه حیات است، دستورالعمل‌های خود را تنها با منفعت گیری از چهار نوکلئوتید موسوم به آدنین(A)، تیمین(T)، گوانین(G) و سیتوزین(C) رمزگذاری می‌کند. این نوکلئوتیدها در پیکربندی‌های خاص جفت خواهد شد و مارپیچ دوگانه نمادین دی‌ان‌ای را راه اندازی خواهند داد. اما اگر بتوان این الفبا را گسترش داد چه می‌بشود؟ پیامدها و کاربردهای آن از پزشکی شخصی گرفته تا مواد انقلابی، دیدنی خواهد می بود.
آخرین مطالب
- اجتناب از ۱۰ نادرست رایج پیش از ازدواج_بام وطن
- ۸ نوشیدنی طبیعی برای درمان مشکلات بدن/ ویدئو_بام وطن
- اندوختهگذاران طلا در بنبست نوسان/آیا صعود امروز بازار پایدار است؟_بام وطن
- خوش خواب ترین و کم خواب ترین مردم دنیا چه افرادی می باشند؟/ ویدئو_بام وطن
- این کیک رژیمی خوشمزه را بدون نگرانی بخورید_بام وطن
دکتر دونگ وانگ، استاد دانشکده داروسازی و علوم دارویی اسکاگز در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو و نویسنده ارشد این مقاله می‌گوید: زندگی روی زمین به نحوه شگفت‌انگیزی با تنها چهار نوکلئوتید متنوع است، به این علت فکر کنید که ما با نوکلئوتیدهای زیاد تر چه کارهایی می‌توانیم انجام دهیم.
او گفت: ما با گسترش کد ژنتیکی می‌توانیم مولکول‌های جدیدی بسازیم که قبلاً دیده نشده‌اند و راه‌های جدیدی برای ساخت پروتئین‌ها به گفتن راه حلهای درمانی کشف کنیم.
وانگ و همکارانش از یک سیستم دی‌ان‌ای مصنوعی به نام AEGIS منفعت گیری کردند که مخفف عبارت Artificially Expanded Genetic Information System به معنی سیستم اطلاعات ژنتیکی گسترش یافته مصنوعی است.
دکتر دونگ وانگ توضیح می‌دهد که افزودن «حروف» تازه به کد ژنتیکی، دایره واژگان زندگی را گسترش می‌دهد و به ما امکان می‌دهد روایت‌های پیچیده‌تری بنویسیم. پیشرفت تیم او مشخص می کند که سلول‌ها می‌توانند به آسانی نوکلئوتیدهای مصنوعی را در دستور دی‌ان‌ای بگنجانند.
منفعت گیری از AEGIS
سیستم AEGIS دو سخن تازه به الفبای استاندارد دی‌ان‌ای اضافه می کند که از آدنین(A)، تیمین(T)، گوانین(G) و سیتوزین(C) راه اندازی شده است. این حروف به روش خاصی جفت خواهد شد تا ساختار دو مارپیچ دی‌ان‌ای را که توسط جیمز واتسون و فرانسیس کریک در سال ۱۹۵۳ کشف شد، راه اندازی دهند.
حروف تازه Z و P دارای شکل و اندازه‌ای شبیه با حروف طبیعی می باشند، به این علت می‌توانند بدون تشکیل اختلال در هندسه دی‌ان‌ای، در مارپیچ آن قرار گیرند. این بدان معنی است که آنزیم‌هایی که دی‌ان‌ای را می‌خوانند و کپی می‌کنند، همانند RNA پلیمراز می‌توانند دی‌ان‌ای AEGIS را درست همانند دی‌ان‌ای طبیعی شناسایی و پردازش کنند.
RNA پلیمراز
کلید این کار در پیروی از روش طبیعت است. پژوهشگران RNA پلیمراز را شناسایی کردند که آنزیمی کلیدی است که دی‌ان‌ای را به RNA تبدیل می‌کند و سپس برای ساخت پروتئین منفعت گیری می‌بشود.
پژوهشگران دو نوکلئوتید مصنوعی طراحی کردند که به طور بی عیب و نقصی از هندسه نوکلئوتیدهای طبیعی پیروی می‌کنند. RNA پلیمراز به آسانی این اضافات تازه را زمان آزمایش پذیرفت و به طور یکپارچه آنها را در رونویسی ادغام کرد.
پژوهشگران آزمایش کردند که آیا RNA پلیمراز باکتری می‌تواند دی‌ان‌ای AEGIS را به RNA رونویسی کند یا خیر و دریافتند که می‌تواند این کار را با دقت و کارایی بالا انجام دهد.
وانگ می‌گوید: این مشخص می کند که ماشین‌های بیولوژیکی چه مقدار قوی و سازگار می باشند. حروف مصنوعی ما با پیروی از شکل طبیعی دی‌ان‌ای می‌توانند مخفیانه داخل شوند و برای ساخت پروتئین‌های تازه مورد منفعت گیری قرار گیرند.
این پیشرفت، راه را برای احتمالات شوق انگیز هموار می‌کند. فکر کنید پروتئین‌هایی با ویژگی‌های سفارشی طراحی شده است که قادر به مقصد قرار دادن دقیق تومورها برای درمان سرطان یا مهندسی باکتری‌ها برای سنتز سوخت‌های زیستی سازگار با محیط زیست می باشند.
افق‌های گسترده این پروژه فراتر از کاربردهای پزشکی و محیطی به علم مواد و حتی زیست‌شناسی مصنوعی می‌رسد. یقیناً چالش‌ها هم چنان باقی می باشند. بهینه سازی ترکیب نوکلئوتیدهای تازه، مطمعن از ارامش آنها در ژنوم و رمزگشایی پتانسیل کامل این کد گسترش یافته، عرصه‌هایی برای اکتشاف زیاد تر است. با این حال، پایه و مبنا بازنویسی واژگان ژنتیکی بنا نهاده شده است.
این کشف نشان دهنده یک جهش مهم در فهمیدن ما از نقشه زندگی و نوید اغاز عصر جدیدی از طراحی بیولوژیکی است.
وانگ می‌گوید: این پروتئین‌های تازه می‌توانند در پزشکی، بیوتکنولوژی و مهندسی زیستی کاربرد داشته باشند.
