శాస్త్రవేత్తలచే అధ్యయనం చేయబడిన జీవిత రూపాల యొక్క అన్ని DNA సన్నివేశాలు యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని నేషనల్ సెంటర్ ఫర్ బయోటెక్నాలజీ ఇన్ఫర్మేషన్ యాజమాన్యంలోని డేటాబేస్‌లో నిల్వ చేయబడతాయి. మరియు ఏప్రిల్ 1న, డేటాబేస్‌లో కొత్త ఎంట్రీ కనిపించింది: “కౌలోబాక్టర్ ఎథెన్సిస్-2.0.” ఇది ETH జ్యూరిచ్ (ETH జ్యూరిచ్) నుండి శాస్త్రవేత్తలచే అభివృద్ధి చేయబడిన ప్రపంచంలోని మొట్టమొదటి పూర్తిగా కంప్యూటర్-మోడల్డ్ మరియు తరువాత సంశ్లేషణ చేయబడిన జీవి యొక్క సింథటిక్ జన్యువు. అయినప్పటికీ, C. ఎథెన్సిస్-2.0 యొక్క జన్యువు పెద్ద DNA అణువు రూపంలో విజయవంతంగా పొందబడినప్పటికీ, సంబంధిత జీవి ఇంకా ఉనికిలో లేదని నొక్కి చెప్పాలి.
పరిశోధన పనిని బీట్ క్రిస్టెన్, ప్రయోగాత్మక సిస్టమ్స్ బయాలజీ ప్రొఫెసర్ మరియు అతని సోదరుడు మాథియాస్ క్రిస్టెన్, రసాయన శాస్త్రవేత్త నిర్వహించారు. Caulobacter ethensis-2.0 అని పిలువబడే కొత్త జన్యువు, ప్రపంచవ్యాప్తంగా మంచినీటిలో నివసించే హానిచేయని బ్యాక్టీరియా అయిన Caulobacter crescentus అనే బాక్టీరియం యొక్క సహజ కోడ్‌ను శుభ్రపరచడం మరియు ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా సృష్టించబడింది.
ఒక దశాబ్దం క్రితం, జన్యు శాస్త్రవేత్త క్రెయిగ్ వెంటర్ నేతృత్వంలోని బృందం మొదటి "సింథటిక్" బాక్టీరియంను సృష్టించింది. వారి పనిలో, శాస్త్రవేత్తలు మైకోప్లాస్మా మైకోయిడ్స్ జన్యువు యొక్క కాపీని సంశ్లేషణ చేశారు, తరువాత దానిని క్యారియర్ సెల్‌లో అమర్చారు, అది పూర్తిగా ఆచరణీయమైనదిగా మారింది మరియు దాని స్వంత పునరుత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని నిలుపుకుంది.
కొత్త అధ్యయనం క్రెయిగర్ యొక్క పనిని కొనసాగిస్తుంది. ఇంతకుముందు శాస్త్రవేత్తలు నిజమైన జీవి యొక్క DNA యొక్క డిజిటల్ నమూనాను సృష్టించి, దాని ఆధారంగా ఒక అణువును సంశ్లేషణ చేస్తే, కొత్త ప్రాజెక్ట్ అసలు DNA కోడ్‌ను ఉపయోగించి మరింత ముందుకు సాగుతుంది. శాస్త్రవేత్తలు దానిని సంశ్లేషణ చేయడానికి మరియు దాని కార్యాచరణను పరీక్షించే ముందు విస్తృతంగా తిరిగి పనిచేశారు.
పరిశోధకులు 4000 జన్యువులను కలిగి ఉన్న అసలు C. క్రెసెంటస్ జన్యువుతో ప్రారంభించారు. ఏదైనా జీవుల మాదిరిగానే, ఈ జన్యువులలో ఎక్కువ భాగం ఎటువంటి సమాచారాన్ని కలిగి ఉండవు మరియు “జంక్ DNA”. విశ్లేషణ తరువాత, శాస్త్రవేత్తలు ప్రయోగశాలలో బ్యాక్టీరియా జీవితాన్ని నిర్వహించడానికి వాటిలో 680 మాత్రమే అవసరమని నిర్ధారణకు వచ్చారు.
జంక్ DNAని తొలగించి, C. క్రెసెంటస్ యొక్క కనిష్ట జన్యువును పొందిన తర్వాత, బృందం తమ పనిని కొనసాగించింది. జీవుల యొక్క DNA అంతర్నిర్మిత రిడెండెన్సీ ఉనికిని కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఒకే ప్రోటీన్ యొక్క సంశ్లేషణ గొలుసులోని అనేక విభాగాలలో వేర్వేరు జన్యువులచే ఎన్కోడ్ చేయబడిందనే వాస్తవాన్ని కలిగి ఉంటుంది. డూప్లికేట్ కోడ్‌ను తొలగించడానికి ఆప్టిమైజేషన్‌లో పరిశోధకులు 1 DNA అక్షరాలలో 6/800 కంటే ఎక్కువ భర్తీ చేశారు.
"మా అల్గారిథమ్‌కు ధన్యవాదాలు, మేము జన్యువును పూర్తిగా DNA అక్షరాల యొక్క కొత్త సీక్వెన్స్‌లోకి తిరిగి వ్రాసాము, అది అసలైన వాటికి సారూప్యంగా ఉండదు" అని అధ్యయనం యొక్క సహ-ప్రధాన రచయిత బీట్ క్రిస్టెన్ చెప్పారు. "అదే సమయంలో, ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ స్థాయిలో జీవసంబంధమైన పనితీరు మారదు."
ఫలితంగా వచ్చే గొలుసు సజీవ కణంలో సరిగ్గా పనిచేస్తుందో లేదో పరీక్షించడానికి, పరిశోధకులు సహజమైన కౌలోబాక్టర్ జన్యువు మరియు దాని DNAలోని కృత్రిమ జన్యువు యొక్క విభాగాలు రెండింటినీ కలిగి ఉన్న బ్యాక్టీరియా జాతిని పెంచారు. శాస్త్రవేత్తలు వ్యక్తిగత సహజ జన్యువులను ఆపివేసారు మరియు అదే జీవసంబంధమైన పాత్రను నిర్వహించడానికి వారి కృత్రిమ ప్రతిరూపాల సామర్థ్యాన్ని పరీక్షించారు. ఫలితం చాలా ఆకట్టుకుంది: 580 కృత్రిమ జన్యువులలో 680 క్రియాత్మకంగా మారాయి.
"పొందిన జ్ఞానంతో, మేము మా అల్గారిథమ్‌ను మెరుగుపరచగలము మరియు జీనోమ్ 3.0 యొక్క కొత్త వెర్షన్‌ను అభివృద్ధి చేయగలము" అని క్రిస్టెన్ చెప్పారు. "సమీప భవిష్యత్తులో మేము పూర్తిగా సింథటిక్ జన్యువుతో సజీవ బ్యాక్టీరియా కణాలను సృష్టిస్తామని మేము నమ్ముతున్నాము."
మొదటి దశలో, ఇటువంటి అధ్యయనాలు జన్యు శాస్త్రవేత్తలు DNA మరియు దానిలో వ్యక్తిగత జన్యువుల పాత్రను అర్థం చేసుకునే రంగంలో వారి జ్ఞానం యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని తనిఖీ చేయడంలో సహాయపడతాయి, ఎందుకంటే గొలుసు యొక్క సంశ్లేషణలో ఏదైనా లోపం ఏర్పడటానికి దారి తీస్తుంది. కొత్త జన్యువు చనిపోవచ్చు లేదా లోపభూయిష్టంగా ఉంటుంది. భవిష్యత్తులో, వారు ముందుగా నిర్ణయించిన పనుల కోసం సృష్టించబడే సింథటిక్ సూక్ష్మజీవుల ఆవిర్భావానికి దారి తీస్తుంది. కృత్రిమ వైరస్లు వారి సహజ బంధువులతో పోరాడగలవు మరియు ప్రత్యేక బ్యాక్టీరియా విటమిన్లు లేదా ఔషధాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
ఈ అధ్యయనం PNAS జర్నల్‌లో ప్రచురించబడింది.
మూలం: 3dnews.ru