प्रथम संगणक जीनोम कृत्रिम जीवन फॉर्म होऊ शकते

शास्त्रज्ञांनी अभ्यासलेले जीवन स्वरूपाचे सर्व डीएनए अनुक्रम युनायटेड स्टेट्समधील नॅशनल सेंटर फॉर बायोटेक्नॉलॉजी माहितीच्या मालकीच्या डेटाबेसमध्ये संग्रहित केले जातात. आणि 1 एप्रिल रोजी डेटाबेसमध्ये एक नवीन एंट्री आली: "कौलोबॅक्टर एथेन्सिस-2.0." ईटीएच झुरिच (ETH झुरिच) येथील शास्त्रज्ञांनी विकसित केलेला हा जगातील पहिला पूर्णपणे संगणक-मॉडेल केलेला आणि नंतर सजीवांचा संश्लेषित सिंथेटिक जीनोम आहे. तथापि, यावर जोर दिला पाहिजे की जरी C. ethensis-2.0 चा जीनोम मोठ्या डीएनए रेणूच्या रूपात यशस्वीरित्या प्राप्त झाला असला तरी, संबंधित सजीव अद्याप अस्तित्वात नाही.

प्रायोगिक प्रणाली जीवशास्त्राचे प्राध्यापक बीट क्रिस्टन आणि त्यांचा भाऊ मॅथियास क्रिस्टन, रसायनशास्त्रज्ञ यांनी हे संशोधन कार्य केले. Caulobacter ethensis-2.0 नावाचा नवीन जीनोम, जगभरातील ताजे पाण्यात राहणारा एक निरुपद्रवी जीवाणू Caulobacter crescentus च्या नैसर्गिक कोडची साफसफाई करून आणि अनुकूल करून तयार करण्यात आला.  

एक दशकापूर्वी, अनुवांशिकशास्त्रज्ञ क्रेग व्हेंटर यांच्या नेतृत्वाखालील संघाने पहिला "सिंथेटिक" जीवाणू तयार केला. त्यांच्या कार्यादरम्यान, शास्त्रज्ञांनी मायकोप्लाझ्मा मायकोइड्स जीनोमची एक प्रत संश्लेषित केली, त्यानंतर ते वाहक पेशीमध्ये रोपण केले गेले, जे नंतर पूर्णपणे व्यवहार्य ठरले आणि स्वतःचे पुनरुत्पादन करण्याची क्षमता राखून ठेवली.

नवीन अभ्यास क्रेगरचे कार्य चालू ठेवतो. जर पूर्वी शास्त्रज्ञांनी वास्तविक जीवाच्या डीएनएचे डिजिटल मॉडेल तयार केले आणि त्यावर आधारित रेणूचे संश्लेषण केले, तर नवीन प्रकल्प मूळ डीएनए कोड वापरून पुढे जातो. त्याचे संश्लेषण करण्यापूर्वी आणि त्याच्या कार्यक्षमतेची चाचणी घेण्यापूर्वी शास्त्रज्ञांनी मोठ्या प्रमाणावर त्यावर पुन्हा काम केले.

संशोधकांनी मूळ सी. क्रेसेंटस जीनोमपासून सुरुवात केली, ज्यामध्ये 4000 जीन्स आहेत. कोणत्याही सजीवांप्रमाणे, यापैकी बहुतेक जनुकांमध्ये कोणतीही माहिती नसते आणि ते "जंक डीएनए" असतात. विश्लेषणानंतर, शास्त्रज्ञ निष्कर्षापर्यंत पोहोचले की प्रयोगशाळेत बॅक्टेरियाचे जीवन टिकवून ठेवण्यासाठी त्यापैकी फक्त 680 आवश्यक आहेत.

जंक डीएनए काढून टाकल्यानंतर आणि सी. क्रेसेंटसचा किमान जीनोम मिळवल्यानंतर, संघाने त्यांचे कार्य चालू ठेवले. सजीवांचे डीएनए अंगभूत रिडंडंसीच्या उपस्थितीद्वारे दर्शविले जाते, ज्यामध्ये समान प्रथिनेचे संश्लेषण साखळीच्या अनेक विभागांमध्ये वेगवेगळ्या जीन्सद्वारे एन्कोड केलेले असते. संशोधकांनी डुप्लिकेट कोड काढण्यासाठी ऑप्टिमायझेशनमध्ये 1 DNA अक्षरांपैकी 6/800 पेक्षा जास्त बदलले.

“आमच्या अल्गोरिदमबद्दल धन्यवाद, आम्ही जीनोमला डीएनए अक्षरांच्या नवीन क्रमवारीत पूर्णपणे पुनर्लेखन केले आहे जे यापुढे मूळसारखे नाही,” बीट क्रिस्टन म्हणतात, अभ्यासाचे सह-प्रमुख लेखक. "त्याच वेळी, प्रथिने संश्लेषणाच्या पातळीवर जैविक कार्य अपरिवर्तित राहिले."

परिणामी साखळी जिवंत पेशीमध्ये योग्यरित्या कार्य करेल की नाही हे तपासण्यासाठी, संशोधकांनी जिवाणूंचा एक ताण वाढवला ज्याच्या डीएनएमध्ये नैसर्गिक कॅलोबॅक्टर जीनोम आणि कृत्रिम जीनोमचे भाग दोन्ही होते. शास्त्रज्ञांनी वैयक्तिक नैसर्गिक जीन्स बंद केले आणि त्यांच्या कृत्रिम समकक्षांच्या समान जैविक भूमिका बजावण्याची क्षमता तपासली. परिणाम खूपच प्रभावी होता: 580 पैकी सुमारे 680 कृत्रिम जीन्स कार्यक्षम असल्याचे दिसून आले.

“मिळलेल्या ज्ञानाने, आम्ही आमचे अल्गोरिदम सुधारण्यास आणि जीनोम 3.0 ची नवीन आवृत्ती विकसित करण्यास सक्षम होऊ,” क्रिस्टन म्हणतात. "आमचा विश्वास आहे की नजीकच्या भविष्यात आम्ही पूर्णपणे सिंथेटिक जीनोमसह जिवंत जीवाणू पेशी तयार करू."

पहिल्या टप्प्यावर, अशा अभ्यासांमुळे अनुवांशिकशास्त्रज्ञांना डीएनए समजून घेण्याच्या क्षेत्रातील त्यांच्या ज्ञानाची अचूकता आणि त्यात वैयक्तिक जीन्सची भूमिका तपासण्यात मदत होईल, कारण साखळीच्या संश्लेषणात कोणतीही त्रुटी आढळून येईल की जीव नवीन जीनोम मरेल किंवा दोषपूर्ण होईल. भविष्यात, ते सिंथेटिक सूक्ष्मजीवांच्या उदयास कारणीभूत ठरतील जे पूर्वनिर्धारित कार्यांसाठी तयार केले जातील. कृत्रिम विषाणू त्यांच्या नैसर्गिक नातेवाईकांशी लढण्यास सक्षम असतील आणि विशेष जीवाणू जीवनसत्त्वे किंवा औषधे तयार करतील.

पीएनएएस जर्नलमध्ये हा अभ्यास प्रकाशित झाला आहे.

स्त्रोत: 3dnews.ru