زیست تقلیدزیست شناسی مصنوعیمغز و کامپیوتر

ژنوم‌های تولید شده با کامپیوتر

تمام موجودات موجود در سیاره زمین طرح مولکولی زندگی را در یک کد DNA درون ژنوم خود ذخیره می‌کنند. انقلاب دیجیتال در زیست‌شناسی، مشتق شده از توالی DNA، ما را قادر می‌سازد ژنوم‌های بی‌شمار میکروب‌ها و ارگانیسم‌های چندسلولی را که در جهان وجود دارد، بخوانیم.


امروزه، توالی‌های DNA بیش از 200000 ژنوم میکروبی در پایگاه‌های داده ژنوم دیجیتال سپرده شده و درک ما را در مورد نحوه برنامه‌ریزی سیستم‌های زندگی توسط DNA افزایش داده است. مهندسان زیستی با استفاده از این گنجینه باورنکردنیِ بلوک‌های ساختاری مولکولی، یاد می‌گیرند که مولکول‌های طولانی DNA را بخوانند (توالی) و بنویسند (با استفاده از سنتز شیمیایی) و میکروب‌های مفیدی را با کمک کامپیوترها پرورش دهند.

در این پژوهش، پروفسور Beat Christen و سایر محققان آزمایشگاه وی در زوریخ سوئیس از یک الگوریتم طراحی ژنوم دیجیتال همراه با سنتز DNA شیمیایی در مقیاس بزرگ برای تولید فیزیکی ژنوم‌های مصنوعی و درک کد زندگی در سطح مولکولی استفاده کردند. این آزمایشگاه هم‌چنین از سیستم‌ها و رویکردهای زیست شناسی مصنوعی برای تعیین ژن‌های اساسی در تمام گونه‌هایی استفاده می‌کند که به عنوان بخش‌های ژنتیکی برای ساخت ژنوم‌های میکروبی برای برنامه‌های کاربردی در شیمی، پزشکی و کشاورزی پایدار عمل می‌کند.

این تیم تحقیقاتی، Caulobacter ethensis-2.0، اولین ژنوم کاملاً رایانه‌ای در جهان را از لحاظ فیزیکی تولید کرده است. محققان با استفاده از یک باکتری آب شیرین طبیعی به عنوان نقطه شروع، توالی DNA ایده‌آل برای تولید شیمیایی و ساخت ژنوم حداقلی که فقط عملکردهای ضروری را شامل می‌شود، محاسبه کردند.

در فرایند طراحی، بیش از یک ششم از کل 800000 حرف DNA در ژنوم مصنوعی جایگزین و کل ژنوم به عنوان یک مولکول بزرگ DNA حلقوی شکل تولید شد. از آن‌جایی که هنوز سلول زنده وجود ندارد، عملکردهای ژن در سراسر طراحی ژنوم آزمایش شد. در این آزمایش‌ها، محققان دریافتند که تقریباً 580 ژن از 680 ژن مصنوعی از لحاظ عملکردی، نویددهنده رویکردی برای تولید ژنوم‌های طراح هستند.

توسط
EurekAlert
منبع
PNAS
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن
بستن