دانشمندان دی‌ان‌ای با چهار نوکلئوتید بیشتر ساختند!

بیگ بنگ: شاید زمین چیدمان عجیبی از گونه‌های حیات داشته باشد، اما ما هنوز مرجعی برای حیاتی که DNA متفاوتی با ما داشته باشد، نداریم. اکنون دانشمندان با جدیت می خواهند مسئله حیات را مورد بررسی قرار دهند. تحقیقاتی که از سوی ناسا حمایت مالی شده و موسسه فرگشت مولکولی کاربردی آمریکا سرپرستی آن را بر عهده دارد، منجر به ساخت نوع جدیدی از DNA شده که چهار باز نوکلئوتید بیشتر دارد.

hachimoji synthetic dnaبه گزارش بیگ بنگ، این نوع DNA را که هاچیموجی نامیده شده (برگرفته از واژگان ژاپنی به معنای ۸ حرف)، دو جفت جدید دارد و در کنار آدنین (A)، تیامین (T)، گوانین (G) و سیتوسین (C) قرار می گیرد. دانشمندان در سال ۲۰۱۱ هم با موفقیت دو حرف جدید را به کار برده بودند. سال گذشته، نسخه دیگری از الفبا با شش حرف ساخته شد تا درون یک موجود زنده عمل کند. اکنون دانشمندان در اقدامی که گویا فراتر از یک دستاورد است، به ساخت نوکلئوتیدهای غیراستاندارد بیشتری دست زده‌اند. آنها هدفی را در دو برابر کردنِ تعداد کدها دنبال می کنند.

شیمیدان «استیون بِنر» گفت: «ما با تجزیه و تحلیل دقیق نقش شکل، اندازه و ساختار در DNA هاچیموجی می توانیم درکمان را از انواع مولکول‌هایی که شاید اطلاعاتی دربارۀ موجودات فرازمینی در سیاره‌های بیگانه ذخیره کرده‌اند، بدست بیاوریم.» این شاهکار مهندسی DNA مصنوعی، از چهار نوکلئوتید طبیعی و چهار نوکلئوتید مصنوعی ساخته شده که همه به‌صورت یکپارچه در ساختار مارپیچی DNA قرار گرفته و شکل طبیعی آن را حفظ می‌کنند.

پرسشی که مطرح می شود این است که آیا افزایش این کدهای تصادفی موجب بهتر شدن DNA می‌شود. از منظر تئوری، داشتن کدهای بیشتر به منزله امکان ایجاد مولکول‌های جدیدی است که در طبیعت وجود ندارند و هر کدام از آن‌ها می ‌توانند در تولید مواد جدید، تشخیص بیماری یا توسعۀ داروهای جدید نقش مفید و موثری داشته باشند.

یک الفبای چهار حرفی، به شما ۶۴ کدون ممکن می‌دهد که می‌تواند ۲۰ اسیدآمینه تولید کند (واحدهای ساختمانی پروتئین‌ها). با ۶ حرف الفبا تعداد کدون‌ها به ۲۵۶ می ‌رسد و با هشت حرف، ۴۰۹۶ کدون خواهیم داشت. اما این عمدتا بی ‌مفهوم است مگر اینکه کسی بتواند یک دستگاه سلولی ایجاد کند که بتواند هاچیموجی را بخواند و براساس آن پروتئین‌‌های سنتزی با عملکردهای جدیدی بسازد.

ما در حال حاضر اطلاعات زیادی دربارۀ پایداری و کاکرد DNA طبیعی در شرایط زیست محیطی مختلف داریم. اما برای اینکه بفهمیم یک سیستم ژنتیکی چگونه می تواند فرگشت پیدا کند، باید خاصیت‌های شیمیایی آن را بطور دقیق بررسی کنیم. DNA هاچیموجی زمینه را برای این نوع بررسی فراهم می کند. کدهای جدید که P، B، Z و S نامگذاری شده‌اند، بر پایۀ همان نوع مولکول‌های نیتروژنی قرار دارند. این امر می‌تواند تاثیر قابل توجهی روی صنعت نوظهور «ذخیره‌سازی داده‌های DNA و نیز جستجوی ناسا در خارج از منظومه‌ شمسی داشته باشد. این نتیجه همچنین نشان‌ دهندۀ یک گام بزرگ به سمت شناسایی اشکال متفاوت حیات است.

adfaمحققان صدها ساختار مارپیچ هاچیموجی ایجاد کرده‌اند که از بازهای ترکیبی و طبیعی ساخته شده‌اند. سپس آن ساختارها را در مقابل طیف متعددی از شرایط قرار دادند تا میزان سازگاری آنها را بررسی کنند. اگرچه تفاوت اندکی در رفتار حروف جدید مشاهده شد، اما دلیلی وجود نداشت که DNA هاچیموجی نتواند بعنوان یک ساختارِ حامل اطلاعات نقش خود را به خوبی بازی کند. این ساختار از توانایی جهش و فرگشت نیز برخوردار است.

استیون بِنر و همکارانشان از این روش برای تولید رشته‌هایی از RNAی مصنوعی که شبیه توالی است که در اسفنج یافت می ‌شود، استفاده کردند. بنر می‌گوید که آن‌ها RNAی هاچیموجی ساخته‌اند که می ‌تواند در محیط آزمایشگاه سلول‌‌های سرطانی تومورهای کبد و سینه را پیدا کرده و به آن‌ها وصل شود. این محققان ابراز امیدواری کرده‌اند که در دراز مدت هاچیموجی بتواند در تشخیص سرطان‌ها، ویروس‌ها یا حتی سموم محیطی کارساز واقع گردد. بنر قصد دارد که حروف دیگری نیز به این ساختارها اضافه کند و می ‌خواهد در آینده نزدیک هاچیموجی خود را روی سلول‌‌های زنده آزمایش نماید.

«لوری گلیز» مدیر اجرایی در بخش علوم سیاره‌ای سازمان ناسا اظهار کرد: «کشف حیات یکی از اهداف بسیار مهم عملیات سیاره‌ای ناسا به شمار می رود؛ این کار جدید به ما کمک خواهد کرد تا ابزارهای مفیدی ساخته و دست به آزمایش‌های مهمی بزنیم. بدین ترتیب، دامنه جستجوی ما می تواند به طرز قابل توجهی گسترش پیدا کند. افزون بر این، چنین کارهایی میتواند نقش ارزنده‌ای در ساخت انواع جدیدی از نانوساختارها داشته باشد. با این DNA ترکیبی میتوان بر محدودیت‌های زیادی غالب آمد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله معتبر Science منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

دیدگاهتان را بنویسید

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