ساخت باکتری مقاوم به ویروس با کد ژنتیکی بازنویسی‌ شده

پژوهشگران بریتانیایی موفق شدند با بازنویسی کامل کد ژنتیکی یک باکتری و حذف هفت کدون اضافی، موجودی مصنوعی به نام Syn57 بسازند که تنها از 57 رمز ژنتیکی استفاده می‌کند؛ دستاوردی که می‌تواند راه را برای ساخت موجودات مقاوم در برابر ویروس‌ها و تولید ترکیبات زیستی نوین هموار کند.

کد خبر: ۱۳۲۳۵۶۳

تاریخ: ۲۸ مرداد ۱۴۰۴ - ۱۴:۰۱

به گزارش سرویس علم و فناوری تابناک، در یکی از پیشرفته‌ترین پروژه‌های زیست‌فناوری جهان، گروهی از دانشمندان بریتانیایی توانستند با بازطراحی دقیق کد ژنتیکی، یک باکتری کاملاً مصنوعی با ساختاری نوین ایجاد کنند. این باکتری که Syn57 نام‌گذاری شده، تنها از ۵۷ رمز ژنتیکی (کدون) بهره می‌برد؛ در حالی که اغلب موجودات زنده، طی میلیاردها سال، از ۶۴ کدون استاندارد استفاده کرده‌اند.

هر کدون از سه واحد کوچکتر به نام نوکلئوتید تشکیل شده و به سلول‌ها دستور می‌دهد که چه نوع پروتئینی بسازند. با این حال، از آنجا که سلول‌ها تنها به ۲۰ آمینواسید نیاز دارند، بسیاری از این کدون‌ها در عملکرد با یکدیگر هم‌پوشانی دارند و تکراری هستند.

کاهش تنوع کدون‌ها، بدون اختلال در عملکرد

تیم تحقیقاتی با حذف چهار کدون مربوط به اسیدآمینه سرین، دو کدون برای آلانین و یک کدون توقف، عملاً ساختار ژنتیکی جدیدی طراحی کردند که کدون‌های تکراری را حذف کرده و به‌جای آن‌ها از رمزهای مشابه بهره می‌برد.

این فرآیند مستلزم بیش از ۱۰۱ هزار تغییر در کد ژنتیکی بود. تغییرات ابتدا با استفاده از مدل‌سازی رایانه‌ای طراحی شد، سپس در قطعاتی به طول ۱۰۰ کیلوبایت ساخته و به‌تدریج به یکدیگر متصل شدند تا ژنوم نهایی تشکیل شود. در ادامه، برای اطمینان از کارکرد صحیح، هر بخش درون سلول‌های زنده مورد آزمایش قرار گرفت.

تولد Syn57؛ زندگی با زبانی متفاوت

در نهایت، پژوهشگران موفق شدند ژنوم بازنویسی‌شده را به‌طور کامل در یک باکتری زنده پیاده‌سازی کنند. این موجود جدید، با داشتن کد ژنتیکی منحصربه‌فرد، نشان داد که زندگی می‌تواند با دستورالعمل ژنتیکی فشرده‌تر و ساده‌تر نیز ادامه یابد.

وسلی رابرتسون، یکی از پژوهشگران این پروژه در گفت‌وگو با نیویورک تایمز گفت: گاهی اوقات فکر می‌کردیم این پروژه به بن‌بست می‌رسد، اما در نهایت به نتیجه رسیدیم. این یک گام مهم در مهندسی زیستی است.

مقاوم در برابر ویروس و غیرقابل انتقال به طبیعت

یکی از ویژگی‌های برجسته Syn57، مقاومت آن در برابر ویروس‌های رایج است. به‌دلیل ساختار ژنتیکی غیرمعمول، ویروس‌های طبیعی قادر به شناسایی و تکثیر در این باکتری نیستند. این ویژگی به‌ویژه در صنایع زیستی و تولید پروتئین‌های باکتریایی ارزش بالایی دارد.

همچنین به‌دلیل استفاده از کد ژنتیکی متفاوت، ژن‌های مصنوعی موجود در این باکتری قابلیت انتقال به سایر موجودات زنده را ندارند، چرا که این ژن‌ها برای سیستم‌های زیستی دیگر قابل درک نیستند؛ موضوعی که نگرانی‌های زیست‌محیطی مربوط به مهندسی ژنتیک را تا حد زیادی کاهش می‌دهد.

پژوهشگران تأکید کرده‌اند که با ایجاد این ژنوم مصنوعی، می‌توان توالی‌های ژنتیکی کاملاً جدیدی تولید کرد که در طبیعت وجود ندارند. این پیشرفت می‌تواند منجر به ساخت پلیمرها، داروها و ترکیبات زیستی نوآورانه شود و کاربردهای گسترده‌ای در حوزه داروسازی، بیوتکنولوژی و صنایع پیشرفته داشته باشد.