موفقیت دانشمندان در تولید DNA مصنوعی

به گزارش مرکز اطلاعات بیوتکنولوژی ایران به نقل از زیست‌فن، تکثیر DNA یکی از عملکردهای ضروری یک سلول زنده محسوب می ­شود که امکان تقسیم سلولی، تکثیر و انتقال اطلاعات ژنتیکی به زاده ­های یک سلول را فراهم می­ نماید و شبیه‌سازی این عملکرد یک گام ضروری در تولید سلول مصنوعی محسوب می‌شود. هم اکنون محققان موفق شده‌اند در نوعی ساختار شبه سلولی، یک نسخه دست­ ساز DNA به­ منظور همانند­سازی تولید کنند.

مکانیسم ­های فرودست همانند­سازی DNA شامل سه مرحله مهم است؛ ابتدا DNA به نوعی  RNA پیامبر (mRNA) رونویسی شده و سپس به پروتئین‌­ها ترجمه می­‌شود. این پروتئین­‌ها بار بسیاری از اعمال حیاتی سلول را بر عهده دارند به طوری که برخی از آن‌­ها در تکثیر DNA ایفای نقش می­‌کنند و درنهایت سبب می­‌شوند هر سلول دختری یک کپی از ماده ژنتیکی سلول مادری را دارا باشد.

محققان ژاپنی از طریق استخراج ترکیبات سلولی E.coli و سانتریفیوژ آن‌ها توانستند یک سیستم کوچک منفرد برای سنتز mRNA و پروتئین شبیه سازی نمایند. گروهی دیگر از محققین بر آن شدند تا با تکمیل این چرخه با فرایند همانندسازی DNA، جریان کامل اطلاعات ژنتیکی در یک ساختار شبه­ سلولی به نام لیپوزوم را بازسازی نمایند.این دانشمندان طبق تحقیقاتی در سال ۲۰۱۸، به این نتیجه رسیدند که ماشین همانندسازی ویروس ɸ۲۹ به سبب ژنوم کوچک و تعداد محدود پروتئین­ های آن‌ها (این ویروس برای همانندسازی DNA تنها نیازمند ۴ پروتئین می­ باشد) و کارآمدی بالای این ویروس در کدکردن این پروتئین­ ها گزینه مناسبی برای این کار به نظر می ­رسد.

دانشمندان تلاش کردند تا ژن‌های کدکننده پروتئین­ های مربوط به همانندسازی DNA در این ویروس را با کدهای ژنتیکی لازم برای انجام فرایند رونویسی و ترجمه در یک مدل ترکیبی ادغام نمایند. آن‌ها موفق به ساخت یک نسخه DNA منحصر به فرد شدند که دربرگیرنده اطلاعات ژنتیکی مربوط به جایگاه مناسب برای اتصال ریبوزوم و فاکتور­های ضروری برای تولید پروتئین­ ها بود.

 هدفی که امروزه محققان به دنبال آن هستند این است که واحد تنظیم ­کننده انتقال اطلاعات ژنتیکی را با عملکرد­های سلولی ضروری همچون رشد و تقسیم ترکیب نمایند. سال گذشته این گروه از محققین راهی برای سنتز فسفولیپید­هائی که این لیپوزوم ­ها را می­ ساخت یافتند که در این پروژه از آن استفاده شد. اما این فسفولیپید­ها کوچکتر از آن بودند که توانایی ادامه رشد داشته باشند. تحقیقات در زمینه بهینه ­سازی رشد این فسفولیپید­ها همچنان ادامه دارد.

 در سلول­ های پیشرفته پروتئین­ های اختصاصی به سلول مادری فشار می ­آورند تا آن را به دو سلول دختری تبدیل نمایند. محققین معتقدند فرایند ساده جوانه ­زدن نیز می­ تواند سبب چنین تقسیمی شود. از این رو آن‌ها لیپوزوم­ هائی را ایجاد کردندکه پس از فرایند رشد، شروع به جوانه­ زدن می­ کنند. آنان معتقدند اگر DNA به اندازه کافی تولید شود امید است که سلول­ های دختری اولیه به اندازه­ ای ژنوم جدید را داشته باشند که بتوانند جمعیت سلولی زنده­ ای را ایجاد نمایند.

 طبق یافته­ های ذکر­شده در این تحقیق، محققین توانستند یک سلول مصنوعی با توانایی رشد، تقسیم و ادامه حیات ایجاد نمایند و گام مهمی در جهت کشف عملکرد ذاتی یک سلول بردارند. تحقیقات تکمیلی در این زمینه می­ تواند منجر به پیشرفت ­های شگرفی در حوزه بیوتکنولوژی، سلامت و انرژی ایجاد نماید.

منبع: +