تحرير الكود الجيني للبكتيريا الحية

توصل باحثون في كلية الطب بجامعة هارفارد إلى أداة البحث والاستبدال لتعديل الشفرة الجينية للبكتيريا الحية. توفر هذه التقنية طريقة أكثر قوة للتلاعب بالكائنات الحية ، ويمكن استخدامها في النهاية لصنع ميكروبات صناعية أكثر أمانًا وقوة وتنتج أنواعًا جديدة من الأدوية والمواد الكيميائية.

حلقة Recoder: تمثل المسامير الملونة حول هذه الحلقة عدد الكودونات التي تم استبدالها في الإشريكية القولونية.

معظم الجينات التي تتكون منها الشفرة الجينية للكائن الحي هي في الأساس خطط مصممة لصنع البروتينات. يتكون كل جين من سلسلة طويلة من الجزيئات تسمى النيوكليوتيدات. ثلاثة من هذه النيوكليوتيدات - مجموعة تعرف باسم كودون - تخبر الخلية بالأحماض الأمينية التي يجب أن تستخدمها أثناء بناء البروتين.



الآلات تسيطر على العالم

يمكن للخلايا استخدام 22 نوعًا من الأحماض الأمينية التي تتكون بشكل طبيعي كوحدات بناء لصنع البروتينات ، لكن الكيميائيين قاموا بتصنيع أكثر من مائة ما يسمى بالأحماض الأمينية غير الطبيعية في المختبر باستخدام أدوات الكيمياء ، وليس علم الأحياء. لا تستطيع الكائنات الحية بشكل طبيعي أن تصنع أو تبني بهذه المواد الكيميائية. الكائنات الحية التي يمكن أن تبني البروتينات باستخدام هذه الأحماض الأمينية ستفتح إمكانيات جديدة ، لا سيما في تطوير الأدوية. لكن الخلايا الطبيعية تفتقر إلى الشفرة الجينية اللازمة للعمل مع هذه الأحماض الأمينية غير الطبيعية.

فريق في هارفارد بقيادة جورج تشيرش ، أداة لتحرير الجينات يمكن أن تغير هذا. لجعل الميكروبات قادرة على بناء بروتينات تحتوي على أحماض أمينية غير طبيعية ، يحتاج الباحثون إلى أن يكونوا قادرين على تعديل جميع الكودونات المعينة في الجينوم ، والتلاعب بآلية الخلية التي تقرأ تلك الكودونات. تتيح لهم الأداة الجديدة القيام بالجزء الأول.

المهمة المأهولة التالية إلى القمر

يقول تشيرش أنه يأمل في تحقيق ثلاثة أهداف مع هذا النهج. أولاً ، يريد بناء بكتيريا يمكنها إنتاج أدوية جديدة ومواد كيميائية أخرى. ثانيًا ، يريد هندسة البكتيريا التي لا تستطيع العيش خارج المختبر وراثيًا لأنها تحتاج إلى أحماض أمينية غير طبيعية للبقاء على قيد الحياة - وهو إنجاز يمكن أن يمنع الضرر البيئي الذي قد ينجم عن إطلاق مثل هذه البكتيريا في العالم. وثالثاً ، يريد أن يصنع بكتيريا محصنة ضد الفيروسات ، لأن الفيروسات يمكن أن تسبب مشاكل في الإنتاج الصناعي. الطريقة لتحقيق كل هذه الأشياء هي تغيير [معنى] الكود الجيني لكائنك المفضل ، كما يقول تشرش.

الخميس ، في المجلة علم ، وصفت مجموعة تشيرش كيف حذفت جميع الحالات الـ 314 لكودون معين في جينوم الأحياء بكتريا قولونية واستبدلتهم بكودون آخر. شارك في قيادة العمل فارين ايزاك ، الآن أستاذ مساعد في البيولوجيا الجزيئية في جامعة ييل. تتضمن العملية إجراء تغييرات جينية صغيرة الحجم في سلالات متعددة من بكتريا قولونية ثم دمجها.

الباحثون في معهد جيه كريج فينتر أظهرت سابقًا اختلافًا في تعديل جينوم كامل. هذه هي نفس المجموعة التي صنعت أول خلية حية اصطناعية العام الماضي. تقوم مجموعة Venter بتحرير الجينوم على جهاز كمبيوتر ، ثم تقوم بتجميع كل شيء باستخدام مزيج من الماكينات وخلايا الخميرة ؛ بعد ذلك ، يتم زرع الجينوم في خلية متلقية.

تقدم طريقة الكنيسة تغييرات في الخلايا الحية. ويعتقد أن ميزة هذا النهج هي أنه من الممكن تصحيح الأخطاء عند حدوثها في الطريق نحو إجراء تغييرات أكبر. يأمل تشيرش أن يقنع أحدث أعماله الباحثين الآخرين بقيمة هندسة مقياس الجينوم. تتضمن طريقته وتلك التي تم تطويرها في معهد فنتر استخدام آلات تصنيع الحمض النووي لإنتاج كميات كبيرة من الحمض النووي لتتناوله الخلايا المهندسة. لا يزال تخليق الحمض النووي مكلفًا. والوقت الذي يستغرقه كلتا التقنيتين ، على الرغم من أنه أقصر ، يعد حسابًا آخر. نحن بحاجة إلى خفض التكاليف والتفكير في سهولة الاستخدام ، كما يقول.

ما العلاقة بين النيوكليوتيدات التي اكتشفها Chargaff؟

إن صنع بروتينات بمكونات غير طبيعية أمر مفيد للغاية لدرجة أن علماء الأحياء كانوا يفعلون ذلك ، وإن كان ذلك بطريقة غير فعالة ، لعقود ، كما يقول ديفيد تيريل ، أستاذ الهندسة الكيميائية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. لا ينتمي تيريل إلى مجموعة هارفارد.

شركتان - Allozyme ، التي يرتبط بها Tirrell ، و Ambrix - كلاهما يصنعان عقاقير بروتينية تحتوي على أحماض أمينية غير طبيعية. في كلتا الحالتين ، لديهم بكتيريا هندسية يمكنها صنع بروتينات تحتوي على حمض أميني واحد غير طبيعي. يقول إن صنع الكائنات الحية التي يمكنها استخدام المزيد من هذه المواد الكيميائية غير الطبيعية لإنتاج أنواع جديدة من الجزيئات سيفتح آفاقًا جديدة للأدوية البروتينية. قد تتمكن البروتينات ذات المكونات غير الطبيعية أيضًا من عبور الحواجز في الجسم التي لا يمكن اختراقها بسهولة اليوم ، مثل الحاجز الدموي الدماغي. تبدأ مجموعة تشيرش في التعاون مع أمبريكس.

يخفي

التقنيات الفعلية

فئة

غير مصنف

تكنولوجيا

التكنولوجيا الحيوية

سياسة التكنولوجيا

تغير المناخ

البشر والتكنولوجيا

وادي السيليكون

الحوسبة

مجلة Mit News

الذكاء الاصطناعي

الفراغ

المدن الذكية

بلوكشين

قصة مميزة

الملف الشخصي للخريجين

اتصال الخريجين

ميزة أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

1865

وجهة نظري

77 Mass Ave

قابل المؤلف

ملامح في الكرم

شوهد في الحرم الجامعي

خطابات الخريجين

أخبار

انتخابات 2020

فهرس With

تحت القبه

خرطوم الحريق

مؤشر With

قصص لانهائية

مشروع تكنولوجيا الوباء

من الرئيس

غلاف القصه

معرض الصور

موصى به