مهندسین زیست اسرار را در خاموش و روشن کردن دقیق ژنهای موجود در سلولهای زنده می آموزند

ل مانند لایه های یک عروسک روسی ، با استفاده از تنظیم چند سطح در یک سلول مهندسی شده ، اطمینان حاصل می شود که بیان ژن دقیقاً در صورت لزوم روشن می شود. اعتبار: توماس گوروکوفسکی
در مطالعه اخیر به سرپرستی دانشگاه بریستول ، دانشمندان نشان داده اند که چگونه می توان به طور همزمان اشکال مختلف تنظیم را در سلولهای زنده مهار کرد تا بیان ژن را دقیقاً کنترل کند و راه های جدیدی را برای بهبود بیوتکنولوژی ها باز کند.

میکروب های مهندسی به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرند تا تولید پایدار و تمیز مواد شیمیایی ، داروها و موارد دیگر را امکان پذیر کنند. برای ایجاد این امکان ، مهندسان زیستی باید زمان روشن و خاموش شدن مجموعه های خاصی از ژن ها را کنترل کنند تا امکان تنظیم دقیق فرآیندهای بیوشیمیایی در آن فراهم شود.
یافته های آنها در مجله Nature Communications گزارش شده است.

ورونیکا گرکو ، نویسنده اصلی و دانشجوی سلطنتی انجمن سلطنتی (Royal Society) ، در دانشکده علوم زیست شناختی بریستول ، گفت: “اگرچه روشن یا خاموش کردن یک ژن ساده به نظر می رسد ، اما به کارگیری یک سلول زنده یک چالش واقعی است. هر سلول کمی متفاوت است و فرایندهای درگیر 100 درصد قابل اعتماد نیستند. ”
برای حل این مسئله ، تیم الهام گرفته از طبیعت است که در آن رویدادهای اصلی اغلب توسط چندین فرآیند به طور همزمان کنترل می شوند.
ورونیکا گرکو افزود: “اگر به یک ونوس مگس دریایی می فهمید که دام فقط زمانی که چندین مو با هم تحریک شود بسته می شود. این کمک می کند تا احتمال بسته شدن دام به طور تصادفی کاهش یابد. ما می خواستیم هنگام کنترل بیان ژن درون سلول ، اقدامی مشابه انجام دهیم و تنظیمات چند سطحی را به آن اضافه کنیم تا اطمینان حاصل شود که دقیقاً در زمانی که بخواهیم بروز می کند. ”
پروفسور کلر گريرسون ، همکار و سرپرست دانشکده علوم زيستي در بريستول ، اضافه کرد: “آنچه در مورد اين پروژه شگفت آور بود اين بود که چقدر خوب کار کرد تا بتواند از دو فرايند اصلي موجود در هر سلول استفاده کند و اساس همه آنها را تشکيل دهد. زندگی – رونویسی و ترجمه. ”
این تیم نشان داد که با استفاده از این نوع تنظیمات چند سطحی ، آنها می توانند برخی از سوئیچ های با عملکرد بالا را برای بیان ژن ساخته شده تا به امروز ایجاد کنند.
علاوه بر این ، تیم با همکاری دکتر امیر پندی و پروفسور توبیاس ارب از م Instituteسسه میکروبیولوژی زمینی ماکس پلانک بریستول ، تیم توانست یک گام فراتر بگذارد. آنها نشان دادند که حتی در صورت استفاده در خارج از سلولهای زنده ، این سیستمهای چند سطحه سخت ترین کنترل را بر بیان ژنها دارند که دیده نشده است.
دکتر توماس گوروکوفسکی ، نویسنده ارشد و عضو محقق دانشگاه سلطنتی انجمن در بریستول ، گفت: “هنگامی که ما میکروب ها را مهندسی می کنیم ، اغلب سعی می کنیم سیستم های خود را تا حد ممکن ساده کنیم ، فکر می کنیم که کنترل بهتری روی آنچه اتفاق می افتد خواهیم داشت. اما آنچه ما نشان داده ایم این است كه پذیرفتن برخی از پیچیدگی های ذاتی زیست شناسی می تواند كلیدی برای بازكردن كامل پتانسیل آن برای بیوتكنولوژی های با دقت بالا در فردا باشد. ”
مرجع: “مهار دگم مرکزی برای کنترل دقیق چند سطح بیان ژن” توسط F. Veronica Greco، Amir Pandi، Tobias J. Erb، Claire S. Grierson and Thomas E. Gorochowski، 19 March 2021، ارتباطات طبیعت . DOI: 10.1038 / s41467-021-21995-7 a >
بودجه این مطالعه توسط انجمن سلطنتی ، انجمن ماکس پلانک ، سازمان بیولوژی مولکولی اروپا (EMBO) ، BBSRC و EPSRC با حمایت موسسه BioDesign Bristol (BBI) تأمین شد.