SG.hu·

Mesterséges organizmus hatbetűs DNS-sel

Mesterséges organiz­mus hatbetûs DNS-sel
Az első ember alkotta DNS építőelemeket tartalmazó genommal rendelkező baktérium megnyithatja az utat az új gyógyszerek és egyéb termékek előállítására használható, személyre szabott organizmusok előtt.

Minden élőlény DNS "ábécéje" négy betűből áll, melyek utasításokat kódolnak a sejtekben kulcsfontosságú munkát végző fehérjék számára. Ennek az ábécének mesterségesen előállított betűkre történő kiterjesztésével azonban olyan képességekkel ruházhatják fel az organizmusokat, melyekkel a természetben eddig soha nem látott új fehérjéket állíthatnak elő.

Az ember alkotta DNS bármire használható az új gyógyszerek előállításától egészen a törvényszéki tudományokig, állítják a kutatók. "Sikerült megnövelnünk egy élő sejt DNS-ében tárolható információt" - foglalta össze eredményeiket a tanulmány vezetője, Floyd Romesberg a kaliforniai Scripps Kutató Intézet kémiai biológusa, hozzátéve, hogy mindezek mellett még számos lépcsőfokot kell megmászniuk, mire eljutnak arra a szintre, amin sejtjeik mesterséges proteineket termelnek.

A tudományág a szintetikus biológia névre hallgat, lényege a DNS babrálásával olyan organizmusok létrehozása, melyek újszerű funkciókat adhatnak a gyógyászatban, az energia- és más iparágakban. A DNS négy betűje, úgynevezett bázisai az adenin, timin, guanin és citozin (A, T, G és C). Az adenin a timinnel, a guanin a citozinnal alkot párt. Az RNS a DNS-hez hasonló genetikai anyag, kivéve az eltérő kémiai vázát, illetve a tényt, miszerint a timint uracillal (U) helyettesíti.

Az élő organizmusok fehérjékre fordítják le a DNS-t. Ennek a folyamatnak az első lépése a DNS enzimek alkalmazásával RNS-be történő "átírása". Ezután a riboszóma nevű szerkezet az RNS-t proteinekre fordítja le, melyek az aminosavnak nevezett molekulaszálakat alkotják.

A kutatók célja mesterséges proteineket előállító organizmusok megalkotása. Mindenek előtt azonban be kell bizonyítaniuk, hogy a mesterséges betűket tartalmazó DNS átírható RNS-be, majd ez az RNS lefordítható proteinekre. A tanulmányban Romesberg és csapata létrehozott egy új DNS betűpárt, ami nem létezik a természetben, majd a bázispárt beillesztették egy E.coli baktériumba. A sejtekben a mesterséges DNS plazmidba, a baktériumokban található gyűrű alakú, kettős szálú DNS-molekulába fonódott. A plazmidok szaporodni kezdtek anélkül, hogy kilökték volna az idegen DNS-t, vagy hatással lettek volna a sejt növekedésére, olvasható a kutatók jelentésében.

Most, hogy sikerült demonstrálni a mesterséges DNS betűk beültethetőségét a genomba, be kell bizonyítani, hogy képes a DNS-t új proteinekké alakítani, amikkel hatékonyabb gyógyszerek állíthatók elő.

Kapcsolódó cikkek és linkek

Hozzászólások

Jelentkezz be a hozzászóláshoz.

© wraithLord2014. 05. 16.. 02:52||#30
Most már tuti arról van szó, hogy a citozin (eukariótákban csak az, prokariótákban az adenin is) kap egy metilcsoportot, ami befolyásolja a gének átírását (azáltal, hogy pl. elérhetetlenné tesz egy gént), így tulajdonképpen felülíródik a genomban tárolt "tervrajz", és végül is egy epigenomikus "tervrajz" érvényesül. Pl. az egyedfejlõdésben, sejtek érésénél van szerepe.

Nézõpont kérdése, hogy 5. bázisnak hívjuk-e vagy nem. Igazából a fehérjéket négy bázis kódolja, ez a bázismódosítás pedig egy epgenetikai szabályozó folyamat, mint pl. a mikroRNS-ek vagy a DNS-t csomagoló és elrendezõ fehérjék módosítása.

Inkább csak amolyan romantizáló, figyelemfelkeltõ indíttatásból szokták ötödik bázisnak hívni.
-1
© Vol Jin2014. 05. 16.. 00:46||#29
Õõõ nem tudom. Lehet, de nem vagyok benne biztos, mert a fickó szerint a négy bázisból csak az egyik csinálja azt, hogy van rajta egy állapotkapcsoló. Mondom, hogy a buszon ülve hallgattam a rádión. Nekem az jött le, hogy módosul az egyik bázis kémiailag, nem csak szerkezetileg. De te ezt jobban tudod. Ha ez a flipping az, tehát csak szerkezetileg módosul, akkor biztos úgy van.

A mondat amire határozottan emlékszem, hogy a genetikus fickó a riportert félbeszakította, amikor az belekezdett az ismertetõbe, hogy négy bázis van. Valami olyasmit mondott, hogy nézõpont kérdése, hogy öt vagy négy, de az biztos, hogy ha négyet veszünk alapnak, akkor az egyiknek van egy a és b változata, amikbe idõnként átalakul a másikból, és ez egy kapcsoló funkcióként fpgható fel.
-1
© wraithLord2014. 05. 14.. 01:54||#28
A bázis flippingre gondolsz? Amikor a bázis 180 fokkal elfordul vagy elfordítja egy enzim, kifordulva/kifordítva a spirálból? Ez arra jó, hogy a különbözõ enzimek kötõdni tudjanak a DNS-hez, és el tudják végezni a feladatukat (citozinhoz vagy adeninhez metil csoport kötése - sokféle funkció, többek között, amiket te is írtál -, DNS másolás, DNS javítás, RNS átírás). Gyakorlatilag ez a flippinghez része minden DNS-sel kapcsolatos folyamatnak. Igen, a DNS szakaszok kikapcsolásának is, vagy nõknél az egyik X kromoszóma kikapcsolása ( mert a legtöbb folyamathoz elég, ha csak az egyik X kromoszómáról íródik át géntermék.)
Amúgy a bázis flipping a a bázisok közötti hidrogénkötések megszûnésével válik lehetõvé. Olyan 9-10 évvel ezelõtt vették észre elõször.
© Vol Jin2014. 05. 14.. 01:02||#27
Amúgy a jelenlegi négy sem igaz. A négy közül az egyiknek van egy ki és bekapcsolt állapota. Baromira nem vágom a témát, csak így a járókelõnél tájékozottabb, ezért beleokoskodik kategória vagyok. Tehát az egyik bázis képes magán egy kapcsolót billegetni. Most vagy magához ránt valami gyököt, vagy a geometriai alakját változtatja már nem vágom, de egy roppant okos fõországos akadémiai fõszaktekintély errõl pofázott a rádióban, amit a mobil fülesén hallgattam a buszon unatkozva, és azt vettem ki a szavaiból, hogy ez egy új fejlemény. Jönnek-mennek az enzimek vagy nem tudom mi, és ezeket a bigyókat billegtetik az egyik bázison, és ettõl ki vagy bekapcsol egy DNS-szakasz. Ezért van az, hogy idõrendileg másként mûködnek a sejtek ifjonc korukban meg késõbb.
© wraithLord2014. 05. 12.. 03:30||#26
A genom bonyolultsága és mérete nem ugyanazt jelenti. Attól, hogy valami nagyobb, még nem bonyolultabb, csak hosszabb, ugyanazon az elven több információt hordoz.

Attól, hogy az eukarióták DNSének nagyobb része nem kódol fehérjét, nem jelenti azt, hogy nem jó semmire, ergo felesleges. A nemkódoló DNS az eukarióták "találmánya". A nemkódoló régiók (amin azt értjük, hogy nem kódolnak fehérjét) egyrészt a kódoló régiókat szabályozzák, másrészt pl. ribozimeket, különbözõ funkciójú RNS-eket, RNS származékokat kódolnak, amely részben szintén az elõbb említett szabályozásban vesznek részt. A DNS eddig fölöslegesnek hitt részét mostanában kezdjük megismerni... És a C-érték paradoxon, amit említettél (primitívebb eukarióták nagyobb genommal) is ebbe a kategóriába esik. Most kezd világossá válni a dolog.

A genomban tárolt valóban felesleges elemek pedig idõvel úgyis kipotyognak, szóval nem érdemes ezt ragozni tovább. A vírusmaradványok, ugráló elemek stb. hozzájárulhatnak és hozzájárultak pl. új gének, új géncsaládok képzõdéséhez. Ha semmi hasznuk sincsen, idõvel eltûnnek. Az élõlények jelenlegi genomja csak egy pillanatfelvétele egy örökké tartó (legalábbis a földi élet végéig tartó) fejlõdési/változási folyamatnak.

A baktériumok DNS-ében nincsenek nem kódoló régiók, az teljesen más tészta. Mint ahogy mondtam, a nem kódoló régiók az eukarióták "találmánya".
A vírusok pedig igen gyorsan evolválódnak (pár év) - vagyis inkább változik a DNS-ük -, ez megint egy másik téma.

Az esszenciális aminosavak elõállításhoz lehet, hogy elég lenne 3 bázis, de egyrészt úgy elég nehéz lenne megoldani a DNS igencsak "praktikus" duplahélix szerkezetét, másrészt így a kódszótár több kombinációja ugyanazt az aminosavat vagy láncterminációs jelet kódolja, amivel hozzájárul a spontán mutációs ráta ismert alacsony szintjéhez (ha a DNS polimeráz elcsesz egy bázist, és nem javítja ki, megvan az esélye, hogy nem történt az aminosavsorrendben változás, ezt hívják csendes mutációnak). Tehát a 4 bázis egyrészt szükséges egy stabil és rugalmas örökítõanyag-szerkezethez, másrészt a megfelelõen redundáns kódolásával hozzájárul ahhoz, hogy az általa tárolt "tervrajz" kevésbé barmolódjon el.


4 bázison felül még két bázis használata többletenergiával és többletanyag-felhasználással jár, mivel azt valahogyan és valamibõl fel kell építeni. Kérdés, hogy megéri-e... Az én példámban nem éri meg. Mivel nem ismerünk konkrét példát se az én érvem mellett se az én érvem ellen (mert nincs olyan élõlény, amelynek a DNS-e 6 nukleotiddal kódol), csak az ökológia alapmodelljére tudunk támaszkodni, ami azt mondja ki, hogy az élõlények minden téren a minimálisan szükségesre törekednek... Egy nanométerrel sem lõnek túl a célon, mert azzal ugyanúgy hátrányba kerülnek a másik hasonló ökológiai szerepet betöltõ populációval szemben, mint ha a minimálisan szükségesnél kevesebbre lennének képesek. Vagyis pontosítva, túllõhetnek a célon, de hosszútávon emiatt lemorzsolódnak, veszítenek a létért folyó küzdelemben.
-1
© Tetsuo2014. 05. 12.. 01:20||#25
Azt állítottad, hogy a 4 bázison felül még kettõ használata többletenergiával jár, ami nem teljesen igaz. A kódolástól függ.
Másrészt pedig a nagyságrenddel bonyolultabb genom is többletenergia, mégis sok élõlény esetén találkozhatunk -jelenlegi tudásunk szerinti- indokolatlanul nagy genommérettel, de az pl. egyértelmû, hogy a gyors populációnövekedés miatt a vírusok és baktériumok redukálják a genomméretet, ahogy csak lehet, ellenben az eukariótákkal.
Pl. emberi genom 3,2 Gb (Gigabázispár), a tüdõshalé 14Gb.
Hozzátéve még azt, hogy sok élõlény esetén a DNS nagyrésze nem is kódol fehérjét. Pl. a humán genom tele van történelmi maradványokkal, önzõ DNS-szakaszokkal, hatástalan vírusokkal, ismétlésekkel. Max. 1,5%-a kódol emberi fehérjét, a genomparaziták aránya kb. 50%.
Az esszenciális aminosavak elõállításának kódolásához elég lenne 3 bázispár is, mégis 4-et használunk, ami 4x4x4=64 tripletet jelent.


-1
© wraithLord2014. 05. 11.. 16:28||#24
"Nettó hülyeség"? És bruttó mi? ;D

"Ennyi." Igen, sajnos látom.
© Tetsuo2014. 05. 11.. 15:49||#23
Ne kavarjál! Amit a #9-ben írtál, az nettó hülyeség. Ennyi.
© wraithLord2014. 05. 11.. 15:06||#22
Tudod mi az az ökológiai fülke?
"Természetesen" miért nem az nyeri a versenyt? Szerinted nem lehet ilyen egyszerû modellel megközelíteni a kérdést, de neked sikerült egy még egyszerûbb "modellel" letudnod a "vitát"... Amúgy de, lehet, az ökológiában ez egy alapmodell.
Ha egy élõlénynek egyszerûbb a DNS-e, az ugye csak abban merül ki, hogy egyszerûbb a DNS-e? A DNS ugye csak arra jó, hogy legyen, mert milyen szépen mutat a sejtekben egy szép hosszú kompaktálódott dupla hélix. :)
Ki mondta, hogy a DNS bonyolultsága összefügg az evolúciós fejlettséggel? Ja, te mondtad, hogy nem.

Vajon miért nem lepõdtem meg, hogy ilyen kommentet látok, és miért nem lepõdtem meg, amikor megláttam, hogy te írtad?
-1
© Tetsuo2014. 05. 11.. 07:05||#21
Hülyeséget írsz. Nem lehet ilyen egyszerû modellel megközelíteni a kérdést.
Természetesen nem az az élõlény nyeri a versenyt adott ökológiai fülkében, amelyiknek egyszerûbb a DNS-e. A DNS bonyolultsága nem is függ össze az evolúciós fejlettséggel.
-1