جهش های تصادفی، قطرات RNA را به ساختارهای سلول مانندی تبدیل می کند که محموله را جابجا و ذخیره می کند

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

تعداد کمی از جهش های ژنتیکی تصادفی باعث می شود که قطرات RNA ساده به ساختارهای سلول مانند تبدیل شوند. در این فرآیند، آنها حفره هایی تشکیل می دهند، می توانند حرکت کنند و قادر به حمل بار هستند.

تحقیقات به رهبری دکتر Kerstin Göpfrich در مرکز زیست شناسی مولکولی دانشگاه هایدلبرگ (ZMBH)، با همکاری کارشناسان مرکز تحقیقات سرطان آلمان و دانشگاه آگسبورگ، این موضوع را با استفاده از نانوساختارهای مبتنی بر اسید ریبونوکلئیک نشان داده است. تنها چند تغییر مولکولی برای راه اندازی این فرآیندهای پیچیده در سلول های مصنوعی بسیار ساده کافی است - اصلی که محققان امیدوارند برای کاربردهای پزشکی نیز از آن استفاده کنند.

اینکه چگونه حیات از ماده غیرزنده پدید آمده است، یکی از قدیمی ترین پرسش های بی پاسخ در علم است. همانطور که گوپفریچ توضیح می دهد، برای تحقق این امر، یک سلول حداقل باید حداقل مواد ژنتیکی خود را حفظ کند و در عین حال بتواند تغییر کند.

ایجاد چنین سلول زنده ای حداقلی از ابتدا با استفاده از اجزای غیرزنده یکی از اهداف اصلی زیست شناسی مصنوعی است - زمینه ای که گوپفریچ و گروه تحقیقاتی او در ZMBH در آن کار می کنند. این زیست شناس مولکولی در تحقیقات خود از قطرات RNA استفاده می کند. اینها نانوساختارهای مایع مانند و بدون غشاء هستند که از اسید ریبونوکلئیک (RNA) تولید مصنوعی تشکیل شده‌اند که خود به خود جمع می‌شوند.

این مقاله در مجله Nature Chemical Engineering منتشر شده است.

این قطرات RNA می توانند الگوی ژنتیکی را که از آن رونویسی شده اند، محصور کنند. ویلیام ورستراتن، کاندیدای دکترا در گروه تحقیقاتی گوپفریچ، می‌گوید: «این یک پیش‌نیاز اساسی برای سیستمی است که می‌تواند تکامل یابد. دانشمندان با شگفتی متوجه شدند که اصلاح عمدی الگوی DNA، همانطور که انتظار می رفت باعث حل شدن قطرات نمی شود.

گوپفریچ می گوید: «در عوض، آنها حفره های بزرگی به نام واکوئل تشکیل دادند که برای روزها یا حتی هفته ها ثابت ماندند. به گفته او، نرخ جهش فقط در حدود 3 درصد برای ایجاد این تغییرات پیچیده در سلول های مصنوعی اولیه کافی بود.

تیمی به رهبری دکتر مایکل پلاتن در مرکز تحقیقات سرطان آلمان از یک فناوری توالی یابی تخصصی برای تعیین اینکه کدام جهش مسئول تغییرات ساختاری درون قطرات است، استفاده کرد. این امکان ایجاد یک "جهش مدل" و بازتولید قابل اعتماد اثر را فراهم کرد.

دکتر کریستف وبر از مؤسسه فیزیک در دانشگاه آگسبورگ توضیح می دهد: "واکوئل ها زمانی تشکیل می شوند که RNA بیشتری و بیشتر به داخل چسبناک قطرات در طول رونویسی وارد شود. تجمع سریع جرم می تواند باعث ناپایداری های موضعی شود که از آن حفره ها تشکیل می شوند."

آزمایش‌های انجام‌شده توسط دانشمندان تأیید کرد که تشکیل واکوئل مستلزم آن است که قطرات RNA شعاع بیش از 20 میکرومتر داشته باشند و حاوی بیش از 2 درصد مواد اصلاح‌شده ژنتیکی باشند.

بررسی‌های بیشتر نشان داد که حفره‌ها جرم را در داخل قطرات دوباره توزیع می‌کنند و حرکات کوچکی در مقیاس میکرومتر ایجاد می‌کنند. به گفته محققان، قطرات RNA جهش یافته به طور قابل توجهی دورتر از قطرات غیرجهش یافته حرکت کرده و بیشتر با یکدیگر برخورد می کنند. as a result, they fused and grew.

واکوئل ها همچنین به عنوان محفظه های ذخیره سازی داخلی عمل می کنند. گوپفریچ می گوید: «آنها مولکول های کوچکی را می گیرند و می توانند این محموله را در داخل خود ذخیره کنند.

این زیست شناس مولکولی تاکید می کند: بنابراین جهش زایی معماری جدید و عملکردهای جدیدی را در اختیار ما قرار می دهد که طراحی و ساخت آنها از ابتدا بسیار دشوار است. به عنوان بخشی از کلاستر تعالی SynthImmune دانشگاه هایدلبرگ، هدف محققان این است که از این فرآیند جهش و انتخاب برای تولید توابع مولکولی از حداقل اجزای مصنوعی استفاده کنند.

در آینده، ما می خواهیم از این ابزار برای توسعه عوامل ایمنی مصنوعی استفاده کنیم که قادر به تکامل عملکردهای ایمنی خاص به خودی خود هستند.

ویلیام ورستراتن و همکاران، رمزگذاری ژنتیکی و جهش‌زایی فنوتیپ‌های قطرات RNA، مهندسی شیمی طبیعت (2026). DOI: 10.1038/s44286-026-00454-4

Journal information: Nature Chemical Engineering

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →