زیست فناوری کشاورزی

مرکز جامع اطلاع رسانی

تولید "ریبوزم" به روشی نوین

محققان زیست‌شناسی مصنوعی "دانشگاه نورث وسترن"(Northwestern University) سیستمی را توسعه داده‌اند که می‌تواند به سرعت "ریبوزوم‌های عاری از سلول"(cell-free ribosomes) را در یک لوله آزمایش ایجاد کند و سپس یک ریبوزومی را که بتواند عملکرد خاصی داشته باشد، انتخاب کند.

"مایکل جوئت"(Michael Jewett) استاد مهندسی شیمی و بیولوژیک و مدیر مرکز زیست شناسی مصنوعی و رهبر این مطالعه گفت: ریبوزوم‌ها به عنوان ماشین آلات سنتز پروتئین سلول، توانایی فوق العاده‌ای دارند اما برای سنتز پروتئین‌ها فراتر از آنچه در طبیعت یافت می‌شود، باید ریبوزوم را طراحی و اصلاح کنیم تا با لایه‌های غیرطبیعی نیز کار کند. ایجاد ریبوزوم در شرایط درون کشتگاهی بخش مهمی از آن سیستم است و ما از داشتن این توانایی جدید بسیار هیجان زده هستیم.

"ریبوزوم"(Ribosome)، ریبوزم یا رِناتَن ساختارهای بدون غشای سیتوپلاسمی در همه یاخته‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی است که در سال ۱۹۷۴ به‌ وسیله جرج امیل پالاده کشف شده‌اند. این ساختارها را دانه‌های پالاده نیز می‌نامند. از آنجا که سنتز پروتئین‌ها به‌ وسیله ریبوزوم‌ها صورت می‌گیرد اهمیت زیادی دارند. ریبوزوم‌ها ذراتی کم و بیش کروی و متراکم نسبت به الکترون‌ها هستند.

سیستمی که محققان توسعه داده‌اند "رایز یا سنتز و تکامل ریبوزوم"(RISE) نامیده می‌شود و یک گام مهم در جهت استفاده از ریبوزوم‌ها فراتر از قابلیت‌های طبیعی آنها به شمار می‌رود. ویژگی اصلی رایز توانایی تکامل ریبوزوم‌ها بدون محدودیت قابلیت زنده ماندن سلول است. این سیستم می‌تواند روش‌های جدیدی برای ترکیب مواد مانند نایلون یا روش‌های درمانی مانند آنتی بیوتیک‌های جدید باشد و می‌تواند مقاومت آنتی بیوتیکی را افزایش دهد.

ریبوزوم همانند سرآشپزی باعث پخت و پز سنتز متنوعی از بیوپلیمرها یا پروتئین‌ها که زندگی را امکان پذیر می‌سازد، می‌شود. محققان پیش از این نیز از توانایی ریبوزوم در ساخت پروتئین برای تولید داروهای بیوشیمیایی جدید مانند انسولین استفاده کرده‌اند. اما آموزش ریبوزوم‌ها برای ساخت بیوپلیمرهای تازه‌ای که در طبیعت وجود دارد، دشوار است. از آنجا که ریبوزوم برای عمر سلول لازم است، محدودیت‌های بزرگی در مورد چگونگی تغییر آن وجود دارد.

جوئت و دیگر محققان، سیستم جدید "رایز" را برای غلبه بر این محدودیت‌های زنده ماندن سلولی و در نهایت ریبوزوم را به روش‌هایی که قبلاً هرگز امکانپذیر نبودند، توسعه دادند. با ساختن دی.ان.ای که برای جهش ریبوزوم رمزگذاری می‌شود، سیستم مذکور می‌تواند صدها هزار ریبوزوم جهش یافته را تنها در عرض چند ساعت ایجاد کند. محققان با استفاده از دانه‌های مغناطیسی می‌توانند ریبوزوم‌ها را با کارکردهایی که مد نظرشان است، انتخاب کنند.

این بستر مرحله را برای درک محدودیت‌های اساسی منطقه فعال ریبوزوم و ایجاد بیوپلیمرهای جدید که می‌تواند جمعیت را تغییر دهد، تعیین می‌کند.

این تحقیق بخشی از "برنامه ابتکار تحقیقاتی دانشگاه چند رشته ای وزارت دفاع"(Defense Department's Multidisciplinary University Research Initiative program) است که توسط دفتر تحقیقات ارتش پشتیبانی می شود.
"دان پر"(Dawanne Poree) مدیر برنامه شیمی پلیمر  دفتر تحقیقات ارتش گفت: نتایج این مطالعه هیجان‌انگیز است و نشان دهنده گامی موثر در جهت مهار و تطبیق ماشین آلات سلولی بیولوژیک برای تولید پلیمرهای غیربیولوژیک است.

یافته‌های این مطالعه در مجله "Nature Communications" منتشر شد.

ایسنا

مقاله منبع

نوشتن دیدگاه


تصویر امنیتی
تصویر امنیتی جدید

اخبار ویژه

اخبار

این پایگاه اطلاع رسانی به کارگروه کشاورزی ستاد توسعه زیست فناوری تعلق دارد.