โดย นิโคเลตตา ลานีส เผยแพร่เมื่อ มิถุนายน 04, 2021 Photo shows a lab dish labeled with the name of a strain of E. coli with a synthetic genome; e. coli cells can be seen growing in the dish, which is colored with orange light
(เครดิตภาพ: W. Robertson, ห้องปฏิบัติการ MRC ของอณูชีววิทยา)
นักวิทยาศาสตร์สร้างจีโนมสังเคราะห์สําหรับแบคทีเรียโดยการรวมตัวเป็นบล็อกของดีเอ็นเอเข้าด้วยกันและจีโนมใหม่ทําให้จุลินทรีย์มีภูมิคุ้มกันต่อการติดเชื้อไวรัส
แม้เมื่อสัมผัสกับค็อกเทลของแบคทีเรีย – ไวรัสที่ติดเชื้อแบคทีเรีย – นักออกแบบ Escherichia coli
ยังคงไม่ได้รับบาดเจ็บในขณะที่แบคทีเรียรุ่นที่ไม่เปลี่ยนแปลงได้อย่างรวดเร็วยอมจํานนต่อการโจมตีของไวรัสและเสียชีวิตทีมวิจัยรายงานในการศึกษาใหม่ของพวกเขาตีพิมพ์วันพฤหัสบดี (3 มิถุนายน) ในวารสารวิทยาศาสตร์ นั่นเป็นเพราะไวรัสมักจะจี้เครื่องจักรภายในของเซลล์เพื่อทําสําเนาใหม่ของตัวเอง แต่ในนักออกแบบ E. coli เครื่องจักรนั้นไม่มีอยู่อีกต่อไป
”ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับรหัสพันธุกรรมช่วยให้เราสามารถตั้งสมมติฐานได้ว่าไวรัสไม่ควรติดเชื้อและแพร่กระจาย” ใน E. coli ที่แก้ไขแล้วและกลายเป็นความจริงผู้เขียนคนแรก Wesley Robertson นักวิจัยหลังปริญญาเอกด้านชีววิทยาสังเคราะห์ที่ห้องปฏิบัติการ MRC ของ Molecular Biology (MRC-LMB) ในสหราชอาณาจักรทําให้แบคทีเรียที่ทนต่อการติดเชื้อไวรัสอาจมีประโยชน์ในการพัฒนายา เนื่องจากยาเสพติดเช่นอินซูลินและส่วนผสมวัคซีนบางชนิดปลูกในแบคทีเรียเช่นผู้เขียนเขียนไว้ในการศึกษาของพวกเขา
ที่เกี่ยวข้อง: พันธุศาสตร์ตามตัวเลข: 10 นิทานยั่วยวน
แต่ในขณะที่ผลประโยชน์ที่ดี, ทําให้ E. coli คงกระพันกับไวรัสไม่ได้เป็นเป้าหมายหลักของการวิจัย, โรเบิร์ตสันกล่าวว่า. ทีมต้องการเปลี่ยนยีนและเครื่องจักรเซลลูลาร์ ที่พวกเขากําจัดออก ด้วยเครื่องจักรที่ปรับโปรแกรมใหม่ในการออกแบบของตัวเอง ดังนั้นจุลินทรีย์จะผลิตโปรตีนตามคําแนะนําของพวกเขา
โดยปกติเซลล์จะใช้เพียง 20 บล็อกอาคารที่เรียกว่ากรดอะมิโนเพื่อสร้างโปรตีนทั้งหมด ของพวกเขา
แต่ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์สามารถแนะนํา “กรดอะมิโนที่ผิดธรรมชาติ” สําหรับใช้ในการก่อสร้างโปรตีนซึ่งมีกระดูกสันหลังพื้นฐานเช่นเดียวกับกรดอะมิโนทั้งหมด แต่โซ่ด้านข้างนวนิยาย ด้วยวิธีนี้ทีมจึงกระตุ้นให้จุลินทรีย์ที่ดัดแปลงแล้วของพวกเขาสร้าง macrocycles ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ใช้ในยาต่าง ๆ รวมถึงยาปฏิชีวนะด้วยกรดอะมิโนที่ผิดธรรมชาติรวมอยู่ในโครงสร้างของพวกเขา ในอนาคตระบบเดียวกันอาจถูกปรับให้เข้ากับการทําวัสดุที่เหมือนพลาสติกโดยไม่จําเป็นต้องใช้น้ํามันดิบโรเบิร์ตสันกล่าวว่า
”นี่เป็นสิ่งที่คิดไม่ถึงเมื่อสิบปีก่อน” อภิเชษฐ์ ฉัตรฉาย รองศาสตราจารย์ด้านเคมีของวิทยาลัยบอสตันซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษา สมมติว่าวิธีการนี้สามารถนําไปใช้ได้อย่างง่ายดายโดยห้องปฏิบัติการอื่น ๆ มันสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลายตั้งแต่การพัฒนายาไปจนถึงการผลิตวัสดุที่ไม่เคยเห็นมาก่อนเขากล่าวว่า
”คุณสามารถสร้างโพลิเมอร์ระดับหนึ่งที่ไม่เคยได้ยินมาก่อน” Chatterjee กล่าว “เมื่อ [เทคโนโลยี] นี้มีประสิทธิภาพจริงๆและหงิกงอทั้งหมดถูกรีดออกมันอาจกลายเป็นเครื่องมือสําหรับการพัฒนาชั้นใหม่ของวัสดุชีวภาพ” ซึ่งสามารถนํามาใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ได้รับการปลูกฝังในร่างกายมนุษย์เช่นเขากล่าวว่าเพื่อสร้าง E. coli ที่ตั้งโปรแกรมได้ทีมงานใช้ประโยชน์จากความแปลกประหลาดในกระบวนการของวิธีการแปลข้อมูลทางพันธุกรรมเป็นโปรตีน
เช่นเดียวกับดีเอ็นเอของมนุษย์, โครโมโซม E. coli ประกอบด้วยสี่ฐาน, อะดีนีน (A), ไทมีน (T), ไซโตซีน (C) และ guanine (G) ตัวอย่างเช่น TCG หรือ AGC หรือ AGC เรียกว่าโคดอนและโคดอนแต่ละตัวสอดคล้องกับกรดอะมิโนหนึ่งชนิดหรือบล็อกการสร้างโปรตีน นอกจากนี้ codons บางตัวบอกเซลล์เมื่อหยุดสร้างโปรตีน เหล่านี้มีชื่อว่า “หยุด codons”.
เมื่อเซลล์ต้องการโปรตีนเฉพาะที่สร้างขึ้นเอนไซม์จะเข้ามาและคัดลอกโคดอนที่เกี่ยวข้องทั้งหมดสําหรับโปรตีนนั้นและเก็บข้อมูลนั้นไว้ในโมเลกุลใหม่ที่เรียกว่า messenger RNA (mRNA) จากนั้น mRNA จะถูกส่งไปยังโรงงานสร้างโปรตีนของเซลล์ไรโบโซมซึ่งโมเลกุลอื่นที่เรียกว่าการถ่ายโอน RNA (tRNA) อ่านคําแนะนําที่คัดลอกเหล่านั้น จากนั้น tRNA จะดึงกรดอะมิโนที่จําเป็นทั้งหมดเพื่อสร้างโปรตีนที่ต้องการจนถึงโคดอนหยุด
ฐานดีเอ็นเอสามารถจัดเรียงใน 64 codons สามฐานที่แตกต่างกันโดยสามเหล่านี้เป็นหยุด codons ที่กล่าวว่า, เซลล์จริงมีเพียง 20 กรดอะมิโนที่จะทํางานด้วย, หมายถึงหลายรหัส codons ที่แตกต่างกันสําหรับกรดอะมิโนเดียวกัน.
