Sintetik biologiya

- həyat proseslərini müşahidə və təsvir etməklə yanaşı, həm də onları əks etdirir.

Həyatın əsas xüsusiyyəti kimyəvi sistemin saxlanması - replikasiya prosesidir. Martinstriddəki Maks Plank Biokimya İnstitutunun elm adamları öz DNT-sini (dezoksiribonukleinturşusu), yəni qenl ə ri, və protein bloklarının hissələrini bərpa edə biləcək bir sistem yaratdılar.

Sintetik biologiya sahəsində tədqiqatçılar "Bottom-up" prosesini araşdırırlar. Bu prosesdə cansız tikinti bloklarından həyatı simulyasiya edən sistemlərin yaradılması öyrənilir. Bütün canlı orqanizmin ən fundamental xüsusiyyətlərindən biri də özünü cins kimi qorumaq və çoxalma qabiliyyətidir. Bununla birlikdə, özünü çoxalda bilən bir sistem yaratmaq üçün “Bottom-up” yanaşmasından istifadə etmək çətin təcrübə hesab edilirdi. İlk dəfə olaraq alimlər bu maneəni dəf edərək belə bir sistemi sintez edə bildilər.

Hannes Muchler, Maks Plank Biokimya İnstitutunun Biomimetik Sistemləri Araşdırma Qrupunun rəhbəri və onun komandası “bottom-up” yanaşmasından istifadə edərək süni genom replikasiyasını və zülal sintezini əldə etməyə çalışırlar. Hər iki proses bioloji sistemlərin özünü qoruması və bərpası üçün əsasdır. Tədqiqatçılar hər iki prosesin eyni vaxtda baş verə biləcəyi in vitro sistem yarada bildilər. "Sistemimiz molekulyar komponentlərinin əhəmiyyətli bir hissəsini bərpa etməyə qadirdir." - Muchler izah edir.

Bu prosesə başlamaq üçün tədqiqatçılaar bir bina bələdçisi, eləcə də müxtəlif molekulyar "maşınlara" və qida maddələri lazım idi. Bioloji dildə desək, “bina bələdçisi” zülalların istehsalı üçün lazımlı məlumatların olduğu DNT (dezoksiribonukleinturşusu) deməkdir. Zülallar tez-tez "molekulyar maşınlar" adlanır, çünki onlar tez-tez orqanizmdə biokimyəvi reaksiyaları sürətləndirən katalizator rolunu oynayırlar. DNT-nin (dezoksiribonukleinturşusu) əsas tikinti blokları nukleotidlər adlanır. Zülallar amin turşularından hazırlanır.

Tikinti təlimatının modul quruluşu - Sintetik biologiya nın əsaslarından biri olan amil

Tədqiqatçılar bir DNT (dezoksiribonukleinturşusu) sxemi əsasında zülalları sintez edən in vitro sistemini optimallaşdırdılar. Bir neçə inkişaf mərhələsindən sonra in vitro sistemi artıq DNT (dezoksiribonukleinturşusu) polimerazaları kimi tanınan zülalları çox səmərəli şəkildə sintez edə bildi. Bu DNT (dezoksiribonukleinturşusu) polimerazaları daha sonra nukleotidlərdən istifadə edərək DNT-ni çoxaldırlar. Tədqiqatın ilk müəllifi Kai Libicher izah edir: “Əvvəlki tədqiqatlardan fərqli olaraq sistemimiz nisbətən daha uzun DNT genomlarını oxumaq və kopyalamaq gücündədir.”

Alimlər süni genomları 11 DNT (dezoksiribonukleinturşusu) üzük formalı parçadan yığdılar. Bu modul quruluş onlara DNT-nin (dezoksiribonukleinturşusu) xüsusi seqmentlərini asanlıqla daxil etməyə və ya çıxarmağa imkan verir. Tədqiqatçılar tərəfindən təkrar istehsal edilən ən böyük modul genom 116.000-dən çox əsas cütdən ibarətdir. Bu çox sadə hüceyrələrin genom uzunluğuna bərabərdir.

Zülalların bərpası - Sintetik biologiya nın əsaslarından olan növbəti amil

DNT (dezoksiribonukleinturşusu) replikasiyası üçün vacib olan polimerazaların kodlaşdırılması ilə yanaşı, süni genomda digər zülallar üçün təsvirlər də mövcuddur. Köçürmə faktorları bir DNT sxemini uyğun zülallara çevirmək üçün vacibdir. Beləliklə, onlar süni biokimyəvi proseslər yaradan öz-özünə çoxalan sistemlər üçün əhəmiyyətlidir. Yeni in vitro sisteminin yalnız DNT-ni (dezoksiribonukleinturşusu) çoxaltma qabiliyyətinə malik olmadığını, həm də öz köçürmə amillərini yarada biləcəyini göstərmək üçün tədqiqatçılar kütləvi spektrometriyadan istifadə etdilər. Bu analitik metoddan istifadə edərək sistem tərəfindən istehsal olunan zülalların miqdarını təyin etdilər.

Təəccüblüdür ki, bəzi köçürmə amilləri reaksiya qurtardıqdan sonra daha böyük miqdarda mövcud idi. Tədqiqatçıların fikrincə, bu, süni bioloji proseslər yaradan, davamlı şəkildə özünü çoxaldan sisteminlərin hazırlanmasında vacib bir addımdır.

Gələcəkdə alimlər süni genomu (Sintetik biologiya nın binövrəsi) əlavə DNT (dezoksiribonukleinturşusu) seqmentləri ilə genişləndirmək istəyirlər. MaxSynBio tədqiqat şəbəkəsindəki həmkarları ilə birlikdə qidalandırıcı maddələr əlavə etmək və tullantıları atmaqla canlı qala biləcək bir sistem yaratmaq istəyirlər. Belə bir minimal hüceyrə biotexnologiyada təbii maddələr üçün xüsusi bir istehsal maşını və ya həyat kimi daha mürəkkəb sistemlərin yaradılması üçün bir platforma kimi istifadə edilə bilər.