Həyatın əsas
xüsusiyyəti kimyəvi sistemin saxlanması - replikasiya prosesidir.
Martinstriddəki Maks Plank Biokimya İnstitutunun elm adamları öz
DNT-sini (dezoksiribonukleinturşusu), yəni qenləri, 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.