ԴՆԹ-ի սինթեզում ընթացող հեղափոխությունը կարող է օգնել գենոմները պատրաստել քերծվածքից

Ֆրանսիական ԴՆԹ Սցենարիթը հայտարարեց առաջխաղացում ֆերմենտային ԴՆԹ-ի սինթեզում, տեխնիկա, որը մի օր կարող է օգնել գիտնականներին զրոյից գենոմներ կառուցել, չնայած պահանջվում է հետագա հետազոտություն:

ԴՆԹ-ն այն նախագիծն է, որն ապահովում է կյանքի փայլուն բարդությունն ու շարունակականությունը: Այս քիմիական պոլիմերը առկա է մեր յուրաքանչյուր տրիլիոն բջիջում, և որոշ դեպքերում ՝ ԴՆԹ-ի մի տառի (A, T, C և G) մի փոփոխություն, կարող է առաջացնել լուրջ գենետիկական հիվանդություններ, ներառյալ կիստիկական ֆիբրոզը և մանգաղ բջջային անեմիան: .

Դոկտոր Ալեքսանդր Թոդը, բրիտանական կենսաքիմիկոս, առաջին գիտնականներից մեկն էր, որը մշակեց ԴՆԹ պոլիմերները քիմիապես սինթեզելու մեթոդներ: Թոդը ստացել է 1957-ի Նոբելյան մրցանակ քիմիայի մեջ ՝ նուկլեոտիդ քիմիայի և ԴՆԹ սինթեզի վերաբերյալ իր աշխատանքի համար, որոնց մեծ մասը տեղի է ունեցել Ուոթսոնի և Քրիկի 1953-ի ԴՆԹ կառուցվածքի կրունկների վրա: Todd- ը մշակել է Դ-ն H-phosphonate- ի սինթեզը սինթեզելու մեթոդ, որը արագորեն փոխպատվաստվել է ավելի արդյունավետ քիմիական մոտեցումներով:

Ուոթսոնի և Քրիկի բնօրինակ մոդելը ՝ ԴՆԹ կառուցվածքի, հիմնված Ռոզալինդ Ֆրանկլինի և Մորիս Ուիլկինսի ռենտգենյան դիֆրակցիոն պատկերների վրա: Այս կառույցն այժմ տեղակայված է Մեծ Բրիտանիայի Լոնդոնի Հարավային Քենսինգթոն քաղաքի Գիտությունների թանգարանում:

1970-ականներին, ամերիկացի կենսաքիմիկոս, դոկտոր Մարվին Հ. Քարուտերսը, ԴՆԹ-ն սինթեզելու շատ ավելի լավ միջոց էր մշակել, որը դեռևս ապավինում էր քիմիական միջոցներին, բայց ավելի արդյունավետ և կայուն էր, քան նախորդ մոտեցումները: Մինչ օրս ընկերությունների մեծ մասը, որոնք առաջարկում են սինթետիկ ԴՆԹ, օգտագործում են Caruthers- ի մոտեցումը, որը կոչվում է ֆոսֆորամիդիտ մեթոդ:

ԴՆԹ-ի սինթեզի ժամանակակից մեթոդների մի շարք լուրջ թերություններ կան, որոնցից առավել անհանգստացնողն այն է, որ տեխնոլոգիան չի կարող օգտագործվել ԴՆԹ տողերը կրկնվող նուկլեոտիդային հաջորդականությամբ սինթեզելու համար, քանի որ դրանք կուտակում են և դադարեցնում շինարարության գործընթացը: Սա լուրջ խնդիր է, քանի որ կենդանի օրգանիզմների գենոմները հաճախ պարունակում են երկար, կրկնվող ԴՆԹ-ի հաջորդականություններ: Քանի որ գիտնականները ցանկանում են զրոյից ստեղծել ամբողջ գենոմները, որոնք պահանջում են միլիոնավոր կամ նույնիսկ միլիարդավոր ԴՆԹ հիմքեր, պահանջվում են կտրուկ կատարելագործված մեթոդներ ԴՆԹ-ի սինթեզի համար:

Անցյալ շաբաթ Ֆրանսիայի Փարիզ քաղաքում տեղակայված ԴՆԹ Սցենարիթը հաղորդել էր, որ նրանք հաջողությամբ սինթեզել են ԴՆԹ-ի ժապավենի 50 նուկլեոտիդները երկար ժամանակ օգտագործելով բացառապես ֆերմենտային մոտեցումներ: Սա նշանակում է, որ սովորական ֆոսֆորամիդիտային քիմիա օգտագործելու փոխարեն, նրանք օգտագործում էին սպիտակուցներ ՝ նրանց համար ԴՆԹ-ն սինթեզելու համար, առանց թանկարժեք ռեակտիվների և անկայուն միջանկյալ հաջորդականությունների անհրաժեշտության: Թեև 50 նուկլեոտիդներ կարող են շատ թվալ, և տեխնոլոգիան դեռևս ոչ մի տեղ մոտ չէ ֆոսֆորամիդիտ սինթեզի հնարավորություններին, ընկերությունը 2015-ին կարողացավ միայն սինթեզել ԴՆԹ-ի 3 նուկլեոտիդային մի հատված:

Ֆոսֆորամիդիտ քիմիայի նկատմամբ ֆենֆորամիդիտային քիմիայի նկատմամբ ֆենֆորամիդիտային քիմիայի նկատմամբ կարևորագույն առավելությունն այն է, որ տեխնոլոգիան, որը մասշտաբի դառնալուց հետո, հավանաբար շատ ավելի թանկ կլինի, քան ֆոսֆորամիդիտ քիմիան, քանի որ այն չի օգտագործում թանկ (և շրջակա միջավայրին վնասող) քիմիական ռեակտիվներ:

ԴՆԹ-ի սցենարը միայնակ չէ, որ կարող է բացել նոր, առավել արդյունավետ մոտեցում ԴՆԹ-ի սինթեզին: Nuclera Nucleics- ը ՝ Մեծ Բրիտանիայում գործող ընկերություն, որը պարծենում է դոկտոր Georgeորջ Եկեղեցի որպես գիտական ​​խորհրդատու, նույնպես մրցում է ապագա շուկայի մասնաբաժնի համար:

ԴՆԹ ֆերմենտների սինթեզի հետազոտության տեմպերը զարգանում են բեկումնային տեմպերով Ակադեմիայում, ինչպես նաև `երկուշաբթի օրը, UC-Berkeley- ի Keեյ Քիզլինգի լաբորատորիան զեկուցեց ԴՆԹ սինթեզի ֆերմենտային համակարգ, որն օգտագործում է պոլիմերազային սպիտակուցներին փոխանցված նուկլեոտիդներ` ԴՆԹ-ի շարքերը երկարացնելու համար: Այս աշխատանքը, որը վարում են շրջանավարտ ուսանողներ Դանիել Արլոուն և Սեբաստիան Պալուկը, ցույց են տալիս, որ նոր ֆերմենտային սինթեզի համակարգը կարող է ավելացնել նոր բազային զույգ ԴՆԹ-ն 10-20-ական թվականներին աճող strand- ին և կարող է դա անել առանց ֆոսֆորամիդիտային մոտեցումից թունավոր ռեակտիվներ օգտագործելու:

Թեև ԴՆԹ-ի սինթեզի այս եղանակով մեթոդը դեռևս ոչ մի տեղ չկա, որքանով արդյունավետ կամ ճշգրիտ ճշգրիտ գենոմի ամբողջ սինթեզի համար, այն միայն ժամանակի հարց է, նախքան օրգանիզմների գենոմները կարող են նախագծվել և կառուցվել զրոյից արագ, արդյունավետ ձևով `կա՛մ օգտագործելով ֆերմենտներ, կա՛մ սովորական ֆոսֆորամիդիտ քիմիա:

Խմորիչների 2.0 կոնսորցիումը շարունակական, միջազգային ջանքեր է, որը վարում է NYU Langone բժշկական կենտրոնի գենետոլոգ, դոկտոր efեֆ Բոեքը, կառուցելու Saccharomyces cerevisiae, կամ հացագործի խմորիչը, ամբողջովին զրոյից ՝ օգտագործելով քիմիական մեթոդներ: Այս նախագիծը հատկապես հավակնոտ է, քանի որ խմորիչն ունի ավելի քան 12 միլիոն բազա ԴՆԹ, որոնք կազմակերպված են 16 տարբեր քրոմոսոմներում: Թիմերը Ավստրալիայում, Չինաստանում, ԱՄՆ-ում, Մեծ Բրիտանիայում և Սինգապուրում յուրաքանչյուրն են պատասխանատու գենոմի մաս կազմելու համար: Խմորիչների 2.0 կոնսորցիումի համար առաջին սինթետիկ քրոմոսոմն ավարտվել է 2014-ի մարտին: Այդ ժամանակվանից ի վեր ավարտվեցին հինգ լրացուցիչ քրոմոսոմներ:

Baker- ի խմորիչը, որն օգտագործվում է գարեջուր պատրաստելու և հաց պատրաստելու համար, Խմորիչ 2.0 ծրագրի առանցքային կետն է, որը նպատակ ունի սինթեզել իր ամբողջ գենոմը ՝ օգտագործելով ԴՆԹ-ի քիմիական սինթեզ:

Երբեք չբավարարվել հանգստանալու համար, գիտնականները կշարունակեն մղել գենոմի սինթեզի ծրարը: Մեկ նախաձեռնություն, որը դեռ իր մանկության շրջանում է, կոչվում է GP-Writ. Մասնավորապես առաջնորդվել է Դրսի կողմից: George Church and Jef Boeke, GP-Writ- ը նպատակ ունի բացահայտել կենսաբանական սկզբունքները, որոնք հնարավորություն կտան զերծ պահել մասշտաբի գեների արագ, ծախսարդյունավետ սինթեզից: Քանի որ այս կոնսորցիումը մեծանում է և շարունակում է հավաքագրել առաջատար գիտնականներ աշխարհի տարբեր երկրներից, միայն ժամանակի հարց է, երբ մարդկային գենոմը կարող է ամբողջովին կառուցվել դե-նորով, հնարավոր է `ԴՆԹ ֆերմենտային սինթեզի մոտեցումներով, որոնք այսօրվանից առաջնահերթ են:

Wantանկանո՞ւմ եք արդիական լինել գիտության և տեխնոլոգիայի վերջին ցնցող նորությունների վերաբերյալ:

Միացեք մեզ Ֆեյսբուքում

Հետևեք մեզ Twitter- ում:

Ծափահարեք, եթե դուք վայելել եք այս հոդվածը և ձեր հարցերին թողեք մեկնաբանություն ներքևում: