گامی بزرگ برای بازآفرینی « جهان ِ RNA » متعلق به ۴ میلیارد سال پیش

بیگ بنگ: دانشمندان موسسه تحقیقاتی اسکریپس (TSRI) گام بزرگی به سوی ساخت آزمایشگاه “جهان ِ آر ان ای”(RNA world) برداشته اند. اعتقاد بر این است که جهان ِ آر ان ای، بنیان دی ان ای و پروتئین های حیات امروزی را شکل داده است.

چگونه حیات در زمین شروع شد؟

چگونه حیات در زمین شروع شد؟

به گزارش بیگ بنگ، جرالد جویس استاد ارشد موسسه تحقیقاتی اسکریپس و نویسنده ارشد این تحقیقات در این باره اظهار داشت: «این احتمالا اولین بار است که بعضی از این مولکول های پیچیده با یک ریبوزیم(یک آنزیم خاص در RNA) ترکیب می شوند، چون بیشینه جهان ِ RNA به ۴ میلیارد سال پیش بر میگردد.» نتایج این تحقیقات، نشان می دهد که دانشمندان موفق شدند ریبوزیمی را تولید کنند که هم برای تقویت اطلاعات ژنتیکی به کار رفته هم موجب تولید مولکول های کاربردی می شود. این ریبوزیم جدید میتواند طول کوتاهی از RNA موثر را تکرار کرده و حتی از روی RNA های بلندتر که مولکولهای RNA کاربردی با ساختار های پیچیده می سازند رونویسی کند. دانشمندان تصور می کنند که در آینده ای نزدیک به کمک این نوع همانندسازها، RNA هایی از حیات باستانی را بازسازی می کنند.

چالشی برای چند دهه

در این تحقیق جدید، جویس و دیوید هرنینگ دانشیار موسسه تحقیقاتی اسکریپس، برای چیره شدن بر چالشی که چند دهه زیست شناسان را به خود مشغول کرده است،(یعنی تولید آنزیمی که هر دو فرآیند تکرار و رونویسی از RNA را انجام دهد و به کمک آن موفق به تولید آر ان ای جهانی شوند) از تکنیک آزمایش تکاملی استفاده کردند. این تیم کار خود را با آنزیمی که توسط محققان دیگر در دهه ۹۰ میلادی گسترش و بهبود یافته بود، آغاز کرد. ریبوزیم پلیمراز کلاس آی، می تواند بعضی سنتزهای پایه که در رونویسی از الگوی مولکول های کاربردی مورد نیازند را انجام دهد. اما نسخه های ابتدایی این ریبوزم توالی محدودی از RNA را می توانستند بازنویسی کنند و از بازنویسی ساختارهای پیچیده تر RNA عاجز بودند. به همین دلیل بود که آنها نمیتوانستند RNA را کاملا تکرار کنند، چون برای ساخت یک کپی کامل از نسخه اصلی به بازنویسی کامل یک رشته نیاز بود.

هرنینیگ و جویس با بهینه تر کردن تحقیق قبلی خود با ایجاد جمعی متشکل از صد تریلیون مولکول به کمک جهش های تصادفی و با تقلید از فرایند انتخاب طبیعی که یکی از مولفه های نظریه فرگشت یا تکامل است، سیستمی را به وجود آوردند که فقط ریبوزیم هایی که توانایی سنتز الگوی RNA مربوطه را داشتند باقی می ماندند. هرنینگ در این باره می گوید: «در این فرایند از پیش طراحی شده، انتخاب بر پایه قابلیت واقعی سنتز RNA بوده و این ریبوزیم که به طور موثر در جریان تکامل آزمایشی به آنزیمی همه کاره تبدیل شده است، می تواند در بازنویسی RNA، هم از نظر توالی و هم از نظر ساختار بکار رود.»

2759c67d00000578-3029169-image-a-2_1428429066290بهترین عملکرد

پس از ۲۴ دور از انتخاب طبیعی، ریبوزیم پلیمراز ۳-۲۴ بهترین عملکرد را از خود نشان داد، این ریبوزیم نه تنها قابلیت سنتز هر دو اتصال مورد هدف در RNA را دارد، بلکه توانایی بازنویسی ساختارهای پیچیده RNA موجود در طبیعیت را از خود نشان داده است. جویس در اینباره گفت: «ما دریافتیم که این ریبوزیم جدید می تواند در سنتز بسیاری از توالی ها و بیشتر ساختارهای پیچیده موفق عمل کند. بنابراین ما به کمک آن می توانیم مولکول های کاربردی متنوع RNA را تولید کنیم»

حتی در سنتز توالی های محدودی از RNA، که توسط ریبوزیم پلیمراز کلاس آی ایجاد می شوند، ریبوزیم ۳-۲۴ صدها بار سریعتر از اجداد خود عمل می کند. پس از کار فشرده و سخت روی فرایند تکرار و تکامل RNA های مختلف، محققان موسسه تحقیقاتی اسکریپس دریافتند که ریبوزیم ۳-۲۴ میتواند تا ۲۴ نوکلئوتید از RNA ها را کپی کند و به آنچه زیست شناسان «تکرار تصاعدی» می نامند دست یابد، یعنی بیش از ۴۰۰۰۰ نسخه کپی از RNA هدف ظرف ۲۴ ساعت تولید می شود.

ریبوزیم ۳-۲۴ اولین ترکیبی است که هر دو قابلیت اساسی(سنتز و تکرار RNA) را دارا می باشد. قابلیتی که برای تولید پیش پروتئینِ آر ان ایِ اولیه حیات لازم است. اما تا رسیدن به تولید یک « جهان ِ RNA » واقعی باید به شرایط تکاملی ریبوزیم جدید ادامه دهیم تا در نسل های جدیدتر، این ریبوزیم بتواند توالی های طولانی تر و مولکول های RNA پیچیده تری را به وجود آورد، در حال حاضر آزمایشگاه جویس با تمرکز بر روی تستهای لوله آزمایش تکاملی، در تلاش است به این هدف نائل آید. جویس می گوید: «ما با کمک تقویت تصاعدی ریبوزیم پلیمراز در حال پیش روی به سوی هدف مورد نظر هستیم.» جزئیات بیشتر این پژوهش در PNAS منتشر شده است.

مترجم: امین میرزایی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencedaily.com

image_pdfimage_print
(12 نفر , میانگین : 4٫92 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=55612
امین میرزایی

امین میرزایی

دانشجوی کارشناسی روانشناسی-علاقه‌مند به نجوم، کیهان شناسی، روانشناسی، جامعه شناسی میباشد و در زمینه انتشار مقاله با وب سایت بیگ بنگ همکاری می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

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