पहिलो कम्प्युटर जीनोमले सिंथेटिक जीवन रूपहरू निम्त्याउन सक्छ

वैज्ञानिकहरूले अध्ययन गरेका जीवन स्वरूपहरूको सबै डीएनए अनुक्रमहरू संयुक्त राज्य अमेरिकाको नेशनल सेन्टर फर बायोटेक्नोलोजी सूचनाको स्वामित्वमा रहेको डाटाबेसमा भण्डारण गरिएका छन्। र अप्रिल 1 मा, डाटाबेसमा नयाँ प्रविष्टि देखा पर्‍यो: "Caulobacter ethensis-2.0।" ETH Zurich (ETH Zurich) का वैज्ञानिकहरूले विकसित गरेको जीवित जीवको यो संसारको पहिलो पूर्ण रूपमा कम्प्युटर-मोडल र त्यसपछि संश्लेषित सिंथेटिक जीनोम हो। यद्यपि, यो जोड दिनु पर्छ कि यद्यपि C. ethensis-2.0 को जीनोम ठूलो DNA अणुको रूपमा सफलतापूर्वक प्राप्त गरिएको थियो, एक समान जीवित जीव अझै अवस्थित छैन।

अनुसन्धान कार्य प्रायोगिक प्रणाली जीवविज्ञानका प्राध्यापक बीट क्रिस्टन र उनका भाइ मथियास क्रिस्टन, एक रसायनशास्त्रीले गरेका थिए। Caulobacter ethensis-2.0 नामक नयाँ जीनोम, विश्वभर ताजा पानीमा बस्ने हानिकारक ब्याक्टेरियम काउलोब्याक्टर क्रिसेन्टसको प्राकृतिक कोड सफा र अप्टिमाइज गरेर सिर्जना गरिएको हो।  

एक दशक भन्दा बढी पहिले, आनुवंशिकविद् क्रेग भेन्टरको नेतृत्वमा एउटा टोलीले पहिलो "सिंथेटिक" ब्याक्टेरियम सिर्जना गर्यो। आफ्नो कामको क्रममा, वैज्ञानिकहरूले Mycoplasma mycoides जीनोमको एक प्रतिलिपि संश्लेषित गरे, त्यसपछि यसलाई क्यारियर सेलमा प्रत्यारोपण गरियो, जुन त्यसपछि पूर्ण रूपमा व्यवहार्य भयो र आफैलाई पुन: उत्पादन गर्ने क्षमता राख्यो।

नयाँ अध्ययनले क्रेगरको काम जारी राख्छ। यदि पहिले वैज्ञानिकहरूले वास्तविक जीवको डीएनएको डिजिटल मोडेल सिर्जना गरे र त्यसमा आधारित अणु संश्लेषित गरे भने, नयाँ परियोजना मूल डीएनए कोड प्रयोग गरेर अगाडि बढ्छ। वैज्ञानिकहरूले यसलाई संश्लेषण गर्नु र यसको कार्यक्षमता परीक्षण गर्नु अघि यसलाई व्यापक रूपमा पुन: काम गरे।

अन्वेषकहरूले मूल सी. क्रिसेन्टस जीनोमबाट सुरु गरे, जसमा 4000 जीनहरू छन्। कुनै पनि जीवित जीवहरूमा जस्तै, यी धेरै जसो जीनहरूले कुनै जानकारी बोक्दैनन् र "जंक डीएनए" हुन्। विश्लेषण पछि, वैज्ञानिकहरूले निष्कर्षमा पुगे कि तिनीहरूमध्ये लगभग 680 मात्र प्रयोगशालामा ब्याक्टेरियाको जीवन कायम राख्न आवश्यक छ।

जंक डीएनए हटाएपछि र सी. क्रिसेन्टसको न्यूनतम जीनोम प्राप्त गरेपछि, टोलीले आफ्नो काम जारी राख्यो। जीवित जीवहरूको डीएनए बिल्ट-इन रिडन्डन्सीको उपस्थितिद्वारा विशेषता हो, जसमा एउटै प्रोटीनको संश्लेषण चेनका धेरै खण्डहरूमा विभिन्न जीनहरूद्वारा एन्कोड गरिएको तथ्यमा समावेश हुन्छ। शोधकर्ताहरूले 1 DNA अक्षरहरू मध्ये 6/800 भन्दा बढीलाई नक्कल कोड हटाउन अनुकूलनमा प्रतिस्थापन गरे।

"हाम्रो एल्गोरिदमको लागि धन्यवाद, हामीले जीनोमलाई डीएनए अक्षरहरूको नयाँ अनुक्रममा पूर्ण रूपमा पुन: लेख्यौं जुन अब मौलिकसँग मिल्दैन," बीट क्रिस्टेन भन्छन्, अध्ययनका सह-प्रमुख लेखक। "एकै समयमा, प्रोटीन संश्लेषण को स्तर मा जैविक प्रकार्य अपरिवर्तित रह्यो।"

परिणामस्वरूप चेनले जीवित कोशिकामा ठीकसँग काम गर्छ कि भनेर परीक्षण गर्न, अन्वेषकहरूले ब्याक्टेरियाको तनाव बढाए जसमा यसको डीएनएमा प्राकृतिक काउलोब्याक्टर जीनोम र कृत्रिम जीनोमका खण्डहरू थिए। वैज्ञानिकहरूले व्यक्तिगत प्राकृतिक जीनहरू बन्द गरे र तिनीहरूको कृत्रिम समकक्षहरूको समान जैविक भूमिका प्रदर्शन गर्ने क्षमताको परीक्षण गरे। नतिजा धेरै प्रभावशाली थियो: लगभग 580 कृत्रिम जीन मध्ये 680 कार्यात्मक हुन पुग्यो।

"प्राप्त ज्ञानको साथ, हामी हाम्रो एल्गोरिदम सुधार गर्न र जीनोम 3.0 को नयाँ संस्करण विकास गर्न सक्षम हुनेछौं," क्रिस्टन भन्छन्। "हामी विश्वास गर्छौं कि निकट भविष्यमा हामी पूर्णतया सिंथेटिक जीनोमको साथ जीवित ब्याक्टेरिया कोशिकाहरू सिर्जना गर्नेछौं।"

पहिलो चरणमा, त्यस्ता अध्ययनहरूले आनुवंशिकविद्हरूलाई डीएनए र यसमा व्यक्तिगत जीनको भूमिका बुझ्नको क्षेत्रमा उनीहरूको ज्ञानको शुद्धता जाँच गर्न मद्दत गर्नेछ, किनकि चेनको संश्लेषणमा कुनै त्रुटिले जीवको साथमा हुने तथ्यलाई निम्त्याउँछ। नयाँ जीनोम मर्ने वा दोषपूर्ण हुनेछ। भविष्यमा, तिनीहरूले सिंथेटिक सूक्ष्मजीवहरूको उद्भवको नेतृत्व गर्नेछ जुन पूर्व निर्धारित कार्यहरूको लागि सिर्जना गरिनेछ। कृत्रिम भाइरसहरूले तिनीहरूका प्राकृतिक नातेदारहरूसँग लड्न सक्षम हुनेछन्, र विशेष ब्याक्टेरियाहरूले भिटामिन वा औषधिहरू उत्पादन गर्नेछन्।

यो अध्ययन PNAS जर्नलमा प्रकाशित भएको थियो ।

स्रोत: 3dnews.ru