ساخت پروتئین‌های جدید با دی‌ان‌ای مصنوعی
تاریخ انتشار: ۲۷ آذر ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۳۱۶۱۴۰
پژوهشگران از یک سیستم دی‌ان‌ای مصنوعی به نام AEGIS برای طراحی دو نوکلئوتید مصنوعی استفاده کردند که از هندسه نوکلئوتیدهای طبیعی به شکلی بی‌نقص تقلید می‌کنند.
به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، دی‌ان‌ای، مولکولی که اطلاعات ژنتیکی همه موجودات زنده را ذخیره می‌کند، تنها از چهار حرف شیمیایی یا نوکلئوتید تشکیل شده است.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
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 حرف به جای چهار حرف ابداع کرده‌اند که نشان می‌دهد می‌توان از آن برای ساخت پروتئین‌ها که بلوک‌های سازنده حیات هستند، استفاده کرد.
این شاهکار که در مجله Nature Communications منتشر شده است، درهایی را به روی آینده‌ای باز می‌کند که در آن پروتئین‌های طراحی شده سفارشی و کاربردهای بیولوژیکی جدید می‌توانند به واقعیت تبدیل شوند.
چهار نوکلئوتید
دی‌ان‌ای که سنگ بنای اولیه حیات است، دستورالعمل‌های خود را تنها با استفاده از چهار نوکلئوتید موسوم به آدنین(A)، تیمین(T)، گوانین(G) و سیتوزین(C) رمزگذاری می‌کند. این نوکلئوتیدها در پیکربندی‌های خاص جفت می‌شوند و مارپیچ دوگانه نمادین دی‌ان‌ای را تشکیل می‌دهند. اما اگر بتوان این الفبا را گسترش داد چه می‌شود؟ پیامدها و کاربردهای آن از پزشکی شخصی گرفته تا مواد انقلابی، چشمگیر خواهد بود.
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 طرز شگفت‌انگیزی با تنها چهار نوکلئوتید متنوع است، بنابراین تصور کنید که ما با نوکلئوتیدهای بیشتر چه کارهایی می‌توانیم انجام دهیم.
وی افزود: ما با گسترش کد ژنتیکی می‌توانیم مولکول‌های جدیدی بسازیم که قبلاً دیده نشده‌اند و راه‌های جدیدی برای ساخت پروتئین‌ها به عنوان روش‌های درمانی کشف کنیم.
وانگ و همکارانش از یک سیستم دی‌ان‌ای مصنوعی به نام AEGIS استفاده کردند که مخفف عبارت Artificially Expanded Genetic Information System به معنای سیستم اطلاعات ژنتیکی گسترش یافته مصنوعی است.
دکتر دونگ وانگ توضیح می‌دهد که افزودن «حروف» جدید به کد ژنتیکی، دایره واژگان زندگی را گسترش می‌دهد و به ما امکان می‌دهد روایت‌های پیچیده‌تری بنویسیم. پیشرفت تیم او نشان می‌دهد که سلول‌ها می‌توانند به آسانی نوکلئوتیدهای مصنوعی را در دستور دی‌ان‌ای بگنجانند.
استفاده از AEGIS
سیستم AEGIS دو حرف جدید به الفبای استاندارد دی‌ان‌ای اضافه می کند که از آدنین(A)، تیمین(T)، گوانین(G) و سیتوزین(C) تشکیل شده است. این حروف به روش خاصی جفت می‌شوند تا ساختار دو مارپیچ دی‌ان‌ای را که توسط جیمز واتسون و فرانسیس کریک در سال ۱۹۵۳ کشف شد، تشکیل دهند.
حروف جدید Z و P دارای شکل و اندازه‌ای مشابه با حروف طبیعی هستند، بنابراین می‌توانند بدون ایجاد اختلال در هندسه دی‌ان‌ای، در مارپیچ آن قرار گیرند. این بدان معنی است که آنزیم‌هایی که دی‌ان‌ای را می‌خوانند و کپی می‌کنند، مانند RNA پلیمراز می‌توانند دی‌ان‌ای AEGIS را درست مانند دی‌ان‌ای طبیعی شناسایی و پردازش کنند.
RNA پلیمراز
کلید این کار در تقلید 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 استفاده می‌شود.
پژوهشگران دو نوکلئوتید مصنوعی طراحی کردند که به طور بی عیب و نقصی از هندسه نوکلئوتیدهای طبیعی تقلید می‌کنند. RNA پلیمراز به آسانی این اضافات جدید را هنگام 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 نشان می‌دهد که ماشین‌های بیولوژیکی چقدر قوی و سازگار هستند. حروف مصنوعی ما با تقلید از شکل طبیعی دی‌ان‌ای می‌توانند مخفیانه وارد شوند و برای ساخت پروتئین‌های جدید مورد استفاده قرار گیرند.
این پیشرفت، راه را برای احتمالات هیجان انگیز هموار می‌کند. تصور کنید پروتئین‌هایی با ویژگی‌های سفارشی طراحی شده است که قادر به هدف قرار دادن دقیق تومورها برای درمان سرطان یا مهندسی باکتری‌ها برای سنتز سوخت‌های زیستی سازگار با محیط زیست هستند.
افق‌های وسیع این پروژه فراتر از کاربردهای پزشکی و محیطی به علم مواد و حتی زیست‌شناسی مصنوعی می‌رسد. البته چالش‌ها همچنان باقی هستند. بهینه سازی ترکیب نوکلئوتیدهای جدید، اطمینان از ثبات آنها در ژنوم و رمزگشایی پتانسیل کامل این کد توسعه یافته، زمینه‌هایی برای اکتشاف بیشتر است. با این حال، پایه و اساس بازنویسی واژگان ژنتیکی بنا نهاده شده است.
این کشف نشان دهنده یک جهش مهم در درک ما از نقشه زندگی و نوید آغاز عصر جدیدی از طراحی بیولوژیکی است.
وانگ می‌گوید: این پروتئین‌های جدید می‌توانند در پزشکی، بیوتکنولوژی و مهندسی زیستی کاربرد داشته باشند.
انتهای پیام
منبع: ایسنا
کلیدواژه: پروتئین دي ان اي معاونت علمي و فناوري رياست جمهوري جایزه مصطفی ص شرکت های دانش بنیان فناوري نانو برای ساخت پروتئین ساخت پروتئین ها دی ان ای
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۳۱۶۱۴۰ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
این مواد خوراکی استخوان‌های بدن را تقویت می‌کنند
آفتاب‌‌نیوز :
با پیروی از رژیم غذایی تقویت‌کننده استخوان‌ها می‌توانید از استخوان‌هایی قوی و سالم بهره‌مند شوید و به پوکی استخوان مبتلا نشوید. اگر هم دچار این بیماری هستید، باز هم می‌توانید با مصرف خوراکی‌های مناسب و البته در کنار ورزش، این مشکل را حل کنید.
مواد خوراکی تقویت‌کننده استخوان‌های بدن
۱. سبزیجات
سبزیجات حاوی ویتامین C هستند که با تحریک سلول‌های استخوانی، بافت‌های استخوانی تشکیل داده و استخوان‌ها را محکم می‌کنند. سبزیجات سبز و زرد می‌توانند تراکم مواد معدنی استخوان‌ها را افزایش دهند.
۲. پروتئین
مصرف پروتئین به مقدار کافی برای داشتن استخوان‌های سالم بسیار مهم است. در حقیقت ۵۰درصد استخوان‌ها از پروتئین تشکیل شده است. مصرف کم پروتئین از جذب کلسیم می‌کاهد و استخوان‌ها را ضعیف و شکننده می‌کند. البته مصرف بیش از حد پروتئین هم موجب افزایش بیش از حد کلسیم در استخوان‌ها و نشت آن به درون خون و اسیدیته شدن بدن می‌شود. هر روز باید در برابر هر کیلو وزن بدن، ۲ گرم پروتئین مصرف شود. مثلا اگر فردی ۵۵ کیلوگرم وزن دارد باید روزانه ۱۱۰ گرم پروتئین مصرف کند.
۳. کلسیم
کلسیم مهمترین ماده معدنی استخوان است و بیشتر مردم باید روزانه ۱۰۰۰میلی‌گرم کلسیم مصرف کنند که البته این مقدار در زنان مسن به ۱۲۰۰ میلی‌گرم در روز می‌رسد. دانه‌ها، پنیر، ماست، ماهی‌های ساردین و سالمون، حبوبات و عدس، بادام، برخی سبزیجات برگدار مانند اسفناج و کلم‌پیچ و ریواس مملو از کلسیم هستند.
۴. مصرف مقدار کافی ویتامین‌های D و K
وجود این دو ویتامین برای داشتن استخوان‌های قوی بسیار ضروری است.
ویتامین D به جذب کلسیم در استخوان‌ها کمک می‌کند و کمبود آن موجب کمبود کلسیم و ضعف در استخوان‌ها می‌شود. ماهی‌های پرچرب مانند سالمون، ساردین، شاه‌ماهی و خال‌مخالی، گوشت قرمز، جگر و زرده تخم‌مرغ برای تامین ویتامین D مفیدند.
ویتامین K هم با افزایش تولید پروتئین استئوکلسین، به تشکیل بافت‌های استخوانی کمک می‌کند. کلم‌پیچ، اسفناج، بروکلی، جگر گاو، مرغ، لوبیا سبز و آووکادو سرشار از ویتامین K هستند.
۵. منیزیم و روی
علاوه‌بر کلسیم، منیزیم و روی برای تقویت استخوان‌ها مهم هستند. منیزیم موجب فعال شدن ویتامین D و افزایش جذب کلسیم می‌شود. شکلات تلخ، آووکادو، آجیل، حبوبات، توفو، غلات کامل و برخی از ماهی‌های چرب مملو از منیزیم هستند.
همچنین مقدار کمی روی برای تشکیل مواد معدنی استخوان‌ها لازم است. گوشت قرمز، دانه‌ها، آجیل، شکلات تلخ، لبنیات، تخم‌مرغ، غلات کامل، برخی از سبزی‌ها مانند کلم‌پیچ و لوبیا سبز حاوی روی هستند.
با مصرف مواد غذایی اشاره شده در این مقاله می‌توانید استخوان‌هایتان را تقویت کنید. البته فراموش نکنید که برای درمان یا پیشگیری از پوکی استخوان باید از غذاهای پرنمک پرهیز کنید. مصرف بیش از حد نمک بدن را وادار به رهاسازی کلسیم می‌کند که برای استخوان‌ها مضر است؛ بنابراین از مصرف مقدار بالای سدیم پرهیز کنید. همچنین کافئین، مصرف افراطی ویتامین A و مصرف بیش از حد حبوبات و عدس برای افراد مبتلا به پوکی استخوان مضر است.
منبع: خبرگزاری ایسنا
جزئیات جدید از دزدیده شدن دختر ۴ ساله کلاله‌ای؛ کارگر ۳۵ ساله قصد فروش یسنا را داشت