ایجاد ساختارهای ترکیبی پیچیده با استفاده از دی‌ان‌ای و پروتئین

ایجاد ساختارهای ترکیبی پیچیده با استفاده از دی‌ان‌ای و پروتئین

ایجاد ساختارهای ترکیبی پیچیده با استفاده از دی‌ان‌ای و پروتئین

 

کد مطلب: ۶۰۱۰۷۱

فلورین پراتوریوس (Florian Praetorius) و پروفسور هندیرک دایتز (Hendrik Dietz) از دانشگاه مونیخ روش جدیدی را ابداع کرده‌اند که می‌تواند برای ایجاد ساختارهای ترکیبی پیچیده با استفاده از پروتئین و دی‌ان‌ای مورد استفاده قرار گیرد. این روش فرصت‌های جدیدی را جهت تحقیقات بنیادی در بیولوژی سلولی و کاربردهای بیوتکنولوژی و پزشکی برای محققان فراهم می‌آورد.

همان‌طور که می‌دانید دئوکسی ریبونوکلئیک اسید (Desoxyribonucleic acid) که با نام مخفف آن یعنی دی‌ان‌ای بهتر شناخته می‌شود، حامل اطلاعات ژنتیکی است. اما طبق گفته پروفسور هندریک دایتز و پراتوریوس از TUM، دی‌ان‌ای یکی از بهترین مواد سازنده نانوساختارها است. دی‌ان‌ای تاشو برای ساخت اشکال سه‌بعدی از روشی که با عنوان «اریگامی دی‌ان‌ای» شناخته می‌شود، استفاده می‌کند. این روش در این زمینه بسیار پرکاربرد است.

دایتز این‌گونه توضیح می‌دهد که برای این روش محدودیت‌هایی وجود دارد. کار ساخت‌وساز معمولا بیرون از سیستم‌های بیولوژیکی اتفاق می‌افتد و بسیاری از اجزا باید به‌صورت شیمیایی سنتز شده باشند. او اضافه کرد: «ساخت ساختاری تعریف شده توسط کاربر در اندازه‌ای در حدود ۱۰ تا ۱۰۰ نانومتر داخل سلول، از جمله چالش‌های باقی‌مانده و قابل بحث است.» روش جدیدی را که این تیم ایجاد کرده است به محققان این اجازه را می‌دهد که برای تا کردن دی‌ان‌ای دورشته‌ای جهت ایجاد اشکال سه‌بعدی مورد نظر از پروتئین استفاده کنند. در اینجا، هم دی‌ان‌ای و هم پروتئین‌های مورد نیاز می‌توانند به لحاظ ژنتیکی کدگذاری شده و در داخل سلول تولید شوند.

پروتئین‌ها به‌عنوان گیره عمل می‌کنند

کلید اصلی این روش گیره‌های پروتئینی طراحی‌شده بر پایه عوامل موثر TAL هستند. ای‌فکتورهای TAL در طبیعت توسط باکتری‌های خاصی تولید می‌شوند که گیاهان را بیمار می‌کنند و می‌توانند به توالی خاصی در دی‌ان‌ای گیاه متصل شوند، در نتیجه مکانیسم دفاعی گیاه خنثی می‌شود. دایتز می‌گوید: «ما انواع دیگری از پروتئین‌های TAL را ساخته‌ایم که می‌توانند دو هدف مورد نظر را به‌طور همزمان در دو جای متفاوت در دی‌ان‌ای بشناسند و سپس آنها را به یکدیگر گیره کرده‌ایم. این دقیقا همان خصوصیت مورد نیاز بود؛ یعنی پروتئین‌هایی که می‌توانند دی‌ان‌ای را به یکدیگر متصل کنند.»

بخش دوم سیستم دی‌ان‌ای دورشته‌ای است که شامل توالی‌های اتصال چندگانه‌ای است که می‌تواند توسط یکسری پروتئین‌های گیره‌ای، متفاوت شناخته شده و به یکدیگر متصل شوند. پراتوریوس این‌گونه توضیح می‌دهد: «به‌عنوان ساده‌ترین نمونه با اتصال دو نقطه به یکدیگر یک حلقه ایجاد می‌شود. وقتی چند تا از این نقاط اتصال در دی‌ان‌ای وجود داشته باشد، امکان ایجاد اشکال بسیار پیچیده‌ای  به وجود می‌آید.» لذا یکی از جنبه‌های ضروری کار محققان محاسبه‌ مجموعه قوانین برای مرتب کردن پروتئین‌های گیره‌ای و چگونگی توزیع توالی اتصال روی دی‌ان‌ایهای دورشته‌ای به جهت ساخت و ایجاد فرم‌های مورد نظر است.

ابزار جدید برای تحقیقات بنیادین

پروتئین‌های گیره‌ای به‌عنوان نقاط محکمی برای پروتئین‌های اضافی به کار گرفته می‌شوند؛ روشی که به‌عنوان هم‌جوشی ژنتیکی مورد مراجعه قرار می‌گیرد، می‌تواند برای ضمیمه کردن هر پروتئین کاربردی در حوزه مورد نظر استفاده شود. ساختارهای هیبریدی از دی‌ان‌ای و پروتئین  ساخته می‌شود. این ساختار هیبریدی می‌تواند به‌عنوان چارچوب سه‌بعدی که سایر پروتئین‌ها را داخل یک موقعیت فضایی خاص قرار می‌دهد، مورد استفاده قرار گیرد. همه بلوک‌های اتصال برای ساختارهای هیبرید پروتئین دی‌ان‌ای می‌توانند توسط خود سلول ساخته شوند و سپس خودشان را به‌صورت مستقل روی هم سوار کنند. دانشمندان توانسته‌اند با استفاده از اطلاعات ژنتیکی هیبریدهایی را در محیطی مشابه سلول‌ها بسازند. دایتز می‌گوید: «این مدل با احتمال خیلی بالایی در سلول‌های واقعی نیز کار خواهد کرد.»

این روش جدید راه را برای کنترل آرایش فضایی مولکول‌ها در سیستم‌های زنده‌ای که اجازه تفحص در فرایندهای بنیادین را می‌دهد، هموار می‌کند. برای مثال با فرض اینکه آرایش ویژه، اثرات مهمی روی ژنوم‌هایی که می‌توانند بخوانند و چگونگی کارآمدی و بهره‌وری فرایند خوانش  دارد، ساخت دلخواه لوپ‌ها با استفاده از ساختارهای هیبریدی TAL-DNA در دی‌ان‌ایهای ژنتیکی می‌تواند روشی را برای بررسی چنین فرایندهایی آماده کند.

همچنین می‌تواند جایگاه ژنتیکی یکسری از پروتئین‌ها داخل و خارج سلول را با روش‌های مرسوم امکان‌پذیر کند.

 

منبع:

https://phys.org/news/2017-03-biophysicists-complex-hybrid-dna-proteins.html?utm_source=menu&utm_medium=link&utm_campaign=item-menu

کلمات کلیدی
,
More from مرضیه احمدی خامسی

تغییر ساختار نانولوله‌های کربنی از داخل

کد خبر: ۶۰۱۰۷۲ گروهی از محققان دانشگاه ناتینگهام برای اولین بار نشان...
مشاهده مطلب

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *