آمال في بناء خلايا اصطناعية يمكن أن تنمو وتتطور بشكل مستقل – ScienceDaily

نجح البروفيسور نوريكازو إيتشيهاشي وزملاؤه في جامعة طوكيو في إحداث التعبير الجيني من الحمض النووي ، الذي يميز كل أشكال الحياة ، والتطور من خلال التكرار المستمر خارج الخلية باستخدام مواد خالية من الخلايا وحدها ، مثل الأحماض النووية والبروتينات لأول مرة.

القدرة على التكاثر والتطور هي إحدى السمات المميزة للكائنات الحية. ومع ذلك ، لم يتم إنشاء مواد اصطناعية بهذه الخصائص. من أجل تطوير نظام جزيئي اصطناعي يمكن أن يتكاثر ويتطور ، يجب ترجمة المعلومات (الجينات) المشفرة في الحمض النووي إلى RNA ، ويجب التعبير عن البروتينات ، ويجب أن تستمر دورة تكرار الحمض النووي مع تلك البروتينات على مدى فترة طويلة في النظام. حتى الآن ، كان من المستحيل إنشاء نظام تفاعل يتم فيه التعبير عن الجينات اللازمة لتكرار الحمض النووي بينما تؤدي هذه الجينات وظيفتها في وقت واحد.

نجحت المجموعة في ترجمة الجينات إلى بروتينات وتكرار الحمض النووي الدائري الأصلي مع البروتينات المترجمة باستخدام DNA دائري يحمل جينين ضروريين لتكرار الحمض النووي (DNA الجيني الاصطناعي) ونظام ترجمة النسخ الخالي من الخلايا(1). علاوة على ذلك ، نجحوا أيضًا في تحسين الحمض النووي للتطور إلى DNA مع زيادة كفاءة النسخ المتماثل بمقدار 10 أضعاف من خلال الاستمرار في دورة تكرار الحمض النووي هذه لمدة 60 يومًا تقريبًا.

من خلال إضافة الجينات اللازمة للنسخ والترجمة إلى الحمض النووي الجيني الاصطناعي الذي طورته المجموعة ، يمكن تطوير خلايا اصطناعية يمكن أن تنمو بشكل مستقل ببساطة عن طريق إطعامها بمركبات منخفضة الوزن الجزيئي مثل الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات ، في مستقبل. إذا أمكن إنشاء مثل هذه الخلايا الاصطناعية ، يمكننا أن نتوقع أن المواد المفيدة التي يتم إنتاجها حاليًا باستخدام الكائنات الحية (مثل المواد المستخدمة في تطوير الأدوية وإنتاج الغذاء) ستصبح أكثر استقرارًا ويسهل التحكم فيها.

قاد هذا البحث البروفيسور نوريكازو إيتشيهاشي ، مدير الأبحاث في مشروع “تطوير نظام نسخ – نسخ – ترجمة للجينوم الاصطناعي متجدد ذاتيًا” في مجال البحث “تخليق الجينوم على نطاق واسع وبرمجة الخلايا” في إطار استراتيجية JST برامج البحث الأساسية CREST (نوع الفريق). في مجال البحث هذا ، تهدف JST إلى توضيح المبادئ الأساسية فيما يتعلق ببنية ووظيفة الجينوم لإنشاء تقنية منصة لاستخدام الخلايا.

* (1) نظام نسخ وترجمة خالٍ من الخلايا

محلول تفاعل يحتوي على جميع العوامل اللازمة لنسخ الحمض النووي الريبي من الجينات المشفرة في الحمض النووي وترجمته إلى بروتينات خارج الخلية. استخدمت الدراسة الحالية نظام PURE المعاد تشكيله (Shimizu et al. Nat Biotechnol. 2001) ، المكون بالكامل من بروتينات نقية ومعروفة و RNA. وبالتالي ، فإن النظام خالٍ من العناصر غير المعروفة. تم تطوير هذا النظام بواسطة Yoshihiro Shimizu (مركز RIKEN للعلوم الحيوية الحدودية) وزملاؤه في مختبر Takuya Ueda بجامعة طوكيو.

مصدر القصة:

المواد المقدمة من وكالة العلوم والتكنولوجيا اليابانية. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى حسب النمط والطول.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *