زیست شناسی مولکولی و زیست فناوری
جدیدترین اخبار در حیطه زیستشناسی مولکولی و زیستفناوری
یافتهای شگفتانگیز درباره باکتریهای محیطی به جستوجوی پادزیستهای بهتر کمک میکند.
پژوهشگران پزشکی جانز هاپکینز در مطالعهای که آن را «شگفتانگیز» توصیف کردهاند، به نقش اساسی پروتئین در حفظ شکل باکتریها پی بردهاند. این پروتئین به حفظ سالمبودن پوشش یا محفظه سلول باکتریایی کمک میکند که برای بقای میکروب ضروری است. این یافته ممکن است در جستوجو برای کشف پادزیستهای جدید و بهتر مؤثر واقع شود.
این تحقیق که در تاریخ 15 اوت در نشریه امبیو (mBio) منتشرشده است، نشان میدهد که فقدان پروتئین اوپیجیاچ (OpgH) در باکتریای که بهطور گسترده مطالعه شده است، به نام کالوباکتر کرسنتس1، زنجیرهای از فعالیتها را ایجاد میکند که به اختلال در پوشش حبابمانند سلول باکتریایی منجر میشود و در نتیجه مرگ سلول را به همراه دارد. اوپیجیاچ زیمایهای(آنزیم) است که مولکولهای حاوی گلوکزی به نام گلوکانهای پری پلاسمیک تنظیمشده اسمزی2 یا اوپیجیاس (OPGs) را تولید میکند که فضاهای ژلاتینی میان پوشش محافظتی سلول را پر میکنند.
پژوهشگران مدلی از هوش مصنوعی را برای پیشبینی دقت اتصال پروتئینها به دنا3 توسعه دادند.
مدل جدیدی از هوش مصنوعی که پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیای جنوبی آن را توسعهدادند و در نشریه نیچر متدز4 منتشر شده است، با دقت پیشبینی میکند که چگونه پروتئینهای گوناگون ممکن است به دنا متصل شوند. این پیشرفت فناوری به کاهش زمان موردنیاز برای توسعه داروها و درمانهای پزشکی جدید کمک میکند.
این ابزار که پیشبینی عمیق ویژگی اتصال5 نام دارد، مدلی از یادگیری عمیق هندسی است که برای پیشبینی ویژگیهای اتصال پروتئین دنا، از ساختارهای گروههای پروتئین دنا، طراحیشده است. این مدل به دانشمندان و پژوهشگران این امکان را میدهد که ساختار دادههای گروههای پروتئین دنا را وارد ابزار محاسباتی برخط کنند.
رمو روهس، استاد و رئیس بنیانگذار بخش زیستی کمّی و محاسباتی در دانشکده ادبیات، هنرها و علوم دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، گفت: «ساختارهای کمپلکسهای پروتئین دِنا حاوی پروتئینهایی هستند که معمولاً به یک توالی دِنای خاص متصل هستند. برای درک تنظیم ژن، داشتن دسترسی به ویژگیهای اتصال پروتئین به هر توالی یا ناحیهای از ژنوم اهمیت دارد». او افزود: «پیشبینی عمیق ویژگی اتصال» ابزاری مبتنی بر هوش مصنوعی است که نیاز به توالییابی با حجم بالا یا آزمایشهای زیستی ساختاری را برای آشکارکردن ویژگیهای اتصال پروتئین دِنا برطرف میکند».
باکتریها ژنهای پنهان را خارج از ژنوم خود رمزگذاری میکنند. آیا ما هم اینگونه هستیم؟
کشفی «پیچیده» از باکتریها سؤالاتی بنیادی را درباره ساختار ژنوم ایجاد و منبع بالقوهای را برای درمانهای ژنشناسی جدید نمایان کرده است.
از زمان رمزگشایی از رمزهای ژنشناسی در دهه 1960، ژنهای ما به نظر مانند یک کتابباز بودند. با خواندن و رمزگشایی کروموزومها بهصورت رشتههای خطی از حروف، مشابه جملات در یک رمان، میتوانیم ژنهای موجود در ژنوممان را شناسایی کنیم و بفهمیم چرا تغییرات در رمز یک ژن بر سلامت تأثیر میگذارد.
این قانون خطی حیات بهعنوان قاعدهای برای تمام اشکال زندگی، از انسانها تا باکتریها، در نظر گرفته میشد.
اما مطالعه جدید پژوهشگران دانشگاه کلمبیا نشان میدهد که باکتریها این قاعده را زیر پا میگذارند و ممکن است ژنهای آزاد و زودگذر ایجاد کنند که احتمال وجود ژنهای مشابه در خارج از ژنوم ما را مطرح میکند.
ساموئل استرنبرگ، استادیار زیستشیمی و زیستمولکولی در دانشکده پزشکی واگلاس و سرپرست این تحقیق، به همراه استفن تانگ، دانشجوی پسادکترا در علم پزشکی6 در دانشکده پزشکی، میگوید: «آنچه این کشف را تغییر میدهد، تصور این است که کروموزوم مجموعه کاملی از دستورالعملها را برای تولید پروتئینها در اختیار سلولها قرار میدهد». او اضافه کرد: «ما اکنون میدانیم که حداقل در باکتریها، ممکن است دستورالعملهای دیگری وجود داشته باشد که در ژنوم حفظ نمیشوند اما برای بقای سلول ضروریاند».
منبع جدید و نوآورانه در ویرایش ژن
با وجود اینکه درمانهای ژنشناسی که از ویرایش کریسپر7 بهره میبرند در حال حاضر در مرحله آزمایش بالینی هستند و یکی از آنها سال گذشته برای درمان کمخونی داسی تأیید شد، کریسپر هنوز فناوری کاملی نیست.
فنهای جدیدی که کریسپر را با رونوشتبردار معکوس8 ترکیب میکنند، قدرت بیشتری به مهندسان ژن میدهند. استفن تانگ میگوید: «معکوسترانسکریپتاز9 این امکان را میدهد که اطلاعات جدیدی را در مکانهایی که کریسپر برش میزند، بنویسید که کریسپر بهتنهایی قادر به انجام آن نیست». با اینحال، همه از همان زیمایههای وارونویس یا رونوشتبردار معکوس که چند دهه پیش کشفشده است، استفاده میکنند.
معکوسترانسکریپتاز ویژگیهایی دارد که ممکن است آن را به گزینهای بهتر برای ویرایش ژن در آزمایشگاه و ایجاد درمانهای ژنشناسی جدید تبدیل کند. همچنین، معکوسترانسکریپتازهای مرموزتری در باکتریها وجود دارند که هنوز به بررسی نیازمند هستند.
ساموئل استرنبرگ میگوید: «ما فکر میکنیم که باکتریها ممکن است گنجینهای از معکوسترانسکریپتازها را داشته باشند که میتوانند نقطه شروع مناسبی برای فناوریهای جدید باشند، بهشرط آنکه نحوه کارکرد آنها را درک کنیم».
- 1. Caulobacter crescentus
- 2. osmoregulated periplasmic glucans
- 3. DNA
- 4. Nature Methods
- 5. Deep Predictor of Binding Specificity (DeepPBS)
- 6. MD/PhD
- 7. CRISPR
- 8. reverse transcriptase
- 9. Neo
📚 منابع
- • 1. Johns Hopkins Medicine. (2024, August 15). Surprise finding in study of environmental bacteria could advance search for better antibiotics. ScienceDaily. Retrieved August 16, 2024 from www.sciencedaily.com/releases/2024/08/240815124149.htm.
- • 2. University of Southern California. "Researchers develop AI model that predicts the accuracy of protein-DNA binding. ScienceDaily. ScienceDaily, 9 August 2024. <www.sciencedaily.com/releases/2024/08/240809135916.htm>.
- • 3. Columbia University Irving Medical Center. (2024, August 9). Bacteria encode hidden genes outside their genome-do we? ScienceDaily. Retrieved August 16, 2024 from www.sciencedaily.com/releases/2024/08/240809135927.htm.
نظر دهید