Hunter

Mesterséges fehérjékkel is fenntartható az élet

Első alkalommal sikerült élő sejtek fejlődését biztosító mesterséges fehérjéket alkotni. A Princeton Egyetem tudósainak vívmánya segíthet új biológia rendszereket felépíteni.

A kutatócsoport által létrehozott genetikai szekvencia nem létezik a természetben, mégis képes olyan anyagok létrehozására, ami szinte ugyanolyan könnyedén biztosítják a sejtek létfenntartását, mint a természetes fehérjék. "Molekuláris gépeket készítettünk, amik annak ellenére, hogy a semmiből hoztuk létre és mesterséges génekből fejeződtek ki, egészen jól működnek egy élő organizmusban" - nyilatkozott a kutatást vezető Michael Hecht, a Princeton kémia professzora. "Ebből kiderül, hogy az élethez szükséges molekuláris készlet részeinek nem szükséges kizárólag a természetben már létező elemekre - génekre és proteinekre - korlátozódniuk"

Hecht szerint munkájuk jelentős előrelépést jelent a szintetikus biológia számára, melynek egyik célja egy teljes egészében mesterséges génállomány kifejlesztése. A professzor úgy véli, ez a cél lassan elérhető távolságba kerül. A szintetikus biológiai kutatások eddig szinte kivétel nélkül a természetes organizmusoktól nyert alkotóelemek újrarendezésére összpontosult. Ezzel szemben a Princeton eredménye bebizonyítja, hogy laboratóriumban tervezett makromolekulák is képesek biztosítani a biológiai funkciókat, nem szükséges a természethez fordulni.

Hecht kutatási területe a biológiai folyamatok közötti kapcsolatok tanulmányozása molekuláris méreteken és nagyobb nagyságrendű folyamatoknál. Például szemügyre vették, hogyan alakítja ki a fehérjék rendellenes felgombolyodása (foldingja) az agyban az Alzheimer kórt. A kutatásokból származó ismereteket felhasználjak a folyamatok kialakulásának megakadályozásához szükséges összetevők keresésében. A mostani tanulmányhoz kapcsolódó munkájukban Hecht csapata a fehérjék felgombolyodásának alapszintű működési folyamatait vizsgálta (a fehérjéknél a folding elengedhetetlen a működéshez), és azt, hogy hogyan fejlődhettek egyes kulcs szekvenciák az élet központi elemeivé.

A fehérjék, melyek a celluláris DNS-be kódolt instrukciókból születnek, minden sejtben lejátszódó folyamatban részt vesznek. A proteinek szerepét az őket felépítő 20 aminosav diktálja. Ha a különböző aminosavakat betűkként értelmeznénk, akkor minden fehérje szekvencia egy-egy különálló "mondat" lenne. Ha egy protein 100 aminosav hosszúságú - a legtöbb ennél hosszabb – a lehetséges fehérje szekvenciák száma csillagászati, magyarázta Hecht. Kutatásuk központi kérdése éppen ezért az volt, hogyan lehetséges, hogy az emberi test csupán megközelítőleg 100.000 különböző fehérjét termel, amikor elvileg ennek a sokszorosára is lehetősége lenne. Arra voltak kíváncsiak, hogy ezek a proteinek különlegesek-e valamiben, vagy a többi is ugyanilyen jól működne, csupán az evolúció eddig nem adott esélyt nekik.


Michael Hecht professzor

Hecht és csapata körülbelül 1 millió aminosav szekvenciát készített, amiket stabil háromdimenziós szerkezetekbe gombolyítottak. A keletkezett mesterséges fehérjék nem léteznek a természetben. "Úgy vélem munkánk legérdekesebb eredménye, hogy az ezekbe a mesterséges génekbe kódolt információ teljesen új, nem a természetes génekből származik, nem is rokonítható velük különösebben, mégis egy működő, élő mikrobát kaptunk" - mondta Michael Fisher, a tanulmány társszerzője. "Ezt leginkább ahhoz tudnám hasonlítani, mint amikor veszünk egy mondatot, felsorolunk néhány teljesen új szót, és leteszteljük, hogy az új szavak valamelyike helyettesítheti-e eredeti szavaink valamelyikét, és felfedezzük, hogy bizonyos esetekben a mondat gyakorlatilag a beillesztett új szavakkal is megőrzi eredeti jelentését"

Miután megalkották mesterséges proteinjeiket, a kutatók beillesztették különböző mutáns baktérium törzsekbe, melyekből előtte több természetes gént töröltek, amik viszont adott körülmények között nélkülözhetetlenek voltak a túléléshez. A rideg, tápanyagban szegény körülmények között a mutáns törzsek elpusztultak volna, ha nem tudják hasznosítani Hecht gyűjteményének egyik új proteinjét. Ez azért is jelentős volt, mert egy baktérium kolónia kialakulása a szelektív körülmények között csak akkor mehetett végbe, ha az új fehérjék egyike képes biztosítani az élő sejtek fejlődését.

A kísérletsorozatban a kutatók kimutatták, hogy számos különböző baktérium törzs megmenekült a laboratóriumban előállított új proteineknek köszönhetően. "Ezek a mesterséges proteinek nem rendelkeznek egyetlen ismert biológiai szekvenciával sem, mégis fenntartották az életet" - összegzett Hecht. "Ez egy rendkívül érdekes eredmény, mivel bebizonyítottuk, hogy nem természetes fehérjék is képesek egy természetes rendszer működtetésére, és meglepően sok általunk előállított fehérje volt képes erre" - tette hozzá Kara McKinley, a csapat tagja.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • vumbi #48
    Az a folyamat amirol beszelsz, nem levaltana hanem kiirtana az elovilagot. Vagyis megsem.
    Csak gondolj bele: adott egy feherje ami annyira altalanos mereg hogy az egesz elovilag minden fajara halalos, meg igen kis mennyisegben is (hiszen arrol beszelsz, hogy nem csak a noveny mergezo, hanem annak az allatnak a teteme is ami fogyasztott a novenybol).
    A foldi biologia nem annyira szerteagazo hogy talalj olyan anyagcsere utat, amit blokklva kiirthatsz allatokat, gondolom noveneyekre is gondoltal, gombakat bakteriumokat, MINDENT, kiveve egy valamilyen termeszetes, tehat nem manipulalt fajt. Milyen faj lenne az? KIzarhato hogy termesztebnen elofordul egy ennyire extrem eset. Max egy gen manipulalt valami, ami "ellen merget" termel, mert ugy van modositva. De ki az az orult aki ilyet tenne? Ez most nem naiv kerdes. Ehhez oriasi lovek, felszereles, es rengeteg munka kell, amit lenyegeben nincs ok elvegezni, es nincs miert fizetni erte.
    De tegyuk fel valaki megteszi, vagy elkovet valami hibat.
    Van egy mergezo fehrje ami mindent elpusztit maga korul, kiveve a hordozojat. Ez hasonlo egy virushoz (hiszen magatol nem szaporodik, gazdara es hordozora van szuksege) amely nem oli meg a gazdafajt, csak annak fogyasztojat.
    Mi az ami tortenne jeléen tudasunk szerint?
    Azok az allatok amelyek termeszetes fogyasztoi a novenynek, ill a lebonto szervezetek hamar elpusztulnanak a kornyekrol, plussz az o fogyasztoik. Osszeomlana a kozosseg, es egyetlen burjanzo terulette valtozna a hely. De megmaradnanak az ok a szervezetek, amelyek nem erintkeznek a novennyel, mert nem azt eszik, maguk is novenyek.
    Elobb utobb megjelennenek olyan bacik ameleyek lebontjak a karos feherjek, es igy hozzaferhetnek ahhoz az oriasi biomasszahoz ami ebben a populacioban felhalmozodott. Pusztan azert mert a biologia szintiszta kapitalimus. Minden megtortenik amire lehtseges es van ra kereslet....
    Sot ez valojaban a hordozo noveny erdeke is, hiszen ha az elpusztult noveneyeket nem bontja le semmi akkor felhalmozodik a talajon, nem jut vissz az humuszkent a szerves anyag a korforgasban, ellenben bazi nagy erdo tuzek varhatoak, es etc borul minden. Marpedig ha egy valami biztos a bioszban az az hogy minden mindennel osszefugg es a taplalek lancok, a kozzosseg elemei vegletekig fuggenek egymastol.
    Szoval vegletes esetben, nagyon hamar kialakulna a teruleten egy uszkosodo sebhez hasonlo terulet ahol semmi nem el, maga a korokozo sem. De egy uszkos labbal ellentetben ez a terulet nem pusztitana el mindent a folodon, izolalodna. Foldrajzilag, minimum. Lehet ezt a sort hosszan folytatni, de en szemelyesen nagyon valoszinutlennek tartok egy ilyen forgato konyvet. Loton nyerni vagy idegenekkel talalkozni meg az eletemben szinte tuitinak tunik ehhez kepest. :D
    Kar aggodni rajta.
    Viszont van globalis felmelegedesunk, olajvalsag, tulzott zsir es husfogyasztas, depresszio, alkoholizmus, stb ezek realis problemak, amiket surgosen meg kell oldani. erdemesebb ezekbe a problemakba olni az eszt.

    Szep napot!
  • Doktor Kotász #47
    Az elkerülte a figyelmedet, hogy növényekről beszéltem, nem baktériumokról.
    Mérgező, onkompatibilis fehérjéket termelő növényekről. Kiszabadul a természetbe... Bármi is eszi meg, az meghal. Így nincs természetes ellensége, ami elfogyaszthatná. Aki eszik belőle, az meghal. De utána aki abból eszik, aki evett belőle az is. A terjedésének semmi nem áll ellen, de aki fogyaszt belőle, az elpusztul. Elterjedne az egész földön, és leváltaná az állati élővilágot.
  • vumbi #46
    Hat elni elkepesztoen veszelyes dolog am!!! Nem is tudom miert vallalkozik ra ennyi jelentkezo. Elvegre koztudott, hogy MINDENKI belehal. Pech.
    Amugy mindennap 40000 potencialisan rakkelto mutacio keletkezik egy emberi testben, sot a legtobb oreg ember boncolasakot talalnak rakos daganatot, pusztan azert nem abba halt bele az illeto, mert nem tudott a daganat annyi eroforrast talalni egy gyenge testben hogy kifejlodjon. Pech.
    A legtobb megtertmekenyult petesejtbol nem lesz gyerek, mert genetikailag nem hibas. Pech.
    Sorolhatnam.
    Elni csoda, meghalni kihalni termeszetes.
    Mellesleg csak az gondolja a biologia barmely reszerol hogy magatol ertetodo, aki nem ismeri...
    Az egesz egy keselen tancolo folyamat, olyan mint egy fust karika a levegoben, es szet is foszlik elobb utobb, ekkor halunk meg.
    Respect az eletnek.

    Masreszt viszont az emeberi kepessegekhez kepest egy eletkepes biologia szervezet, vagy faj, populacio, elekesztoen robosztus. Lehet hogy kiirtottunk fajokat, de ez hihjetetlenul nehez volt am. Csak azert tortenhetett latszolag konnyen, mert nem azt akartuk, hanem foldet, fat erceket, stb. Ha mindezt a pusztitast, dierekte sajat penzbol kellett volna finansziroznia az emeberisegnek, ertsd felfogadni munkasokat hogy vagjank ki kontinensnyi tereuéeten fakat, halasszanak le oceanokat, es egessenek el annyi szenet hogy a Fold felforrjon, nos abba belerokkana a civilizacio. Mi megtettuk konnyeden mert nem a fajokra figyeltunk, hanem a nyersanyagra. De pl a malaria, vagy virusos fertozesek tomkelege rohogi korbe az emberiseget, pusztan azert mert nem kifizetodo az emberisegnek fionanszirozni azokat a gyogyszereket amiket mar ismerunk. Mert nme tul hatekonyak. Vagy inkabb a korokozo elkepesztoen fifikas...

    Na mindezek utan azt feltetelezni, hogy egy ember alkotta kis feherje ize kiirtja, ill lecsereli az elet jelen ismert formajan az egesz bolygon, nos az HIZELGOOOOO. Pont annyira mint azt feltetelezni, hogy mar letezik gyogyszer a rak ellen, meg egyeb ilyenek.
  • Alfa Of NS #45
    Hát a genetikához jobban ért, mint a divathoz
  • jaspercry #44
  • philcsy #43
    Egy olyan űber-prion ami minden fehérjét átcsavargat mi? Na nemár.
  • philcsy #42
    Akkor ugye azt is tudod hogy a szervezet a fehérjék gyártása során sokszor elcseszi és hibás fehérjéket gyárt, amelyeket a sejt csak később bont le. De amíg ott vannak addig bármelyik fehérjédet átcsavargathatják. :) Ettől nem félsz?


    Ha valamelyik mesterséges fehérje ilyen lenne akkor egyszerűen nem használnánk azt. Ha a laborból kitörve megállíthatatlanul elszaporodna a természetben (?), akkor egyszerűen nem ennénk meg azokat a növényeket. Ha pedig annyira brutális módon agresszív (??), hogy minden élőlénybe bekerül, akkor majd minden kajánkat alaposan megfőzzük. :)


    Miért van az, hogy az emberek csak addig jutnak, hogy:
    természetes = jó
    mesterséges = rossz
  • Doktor Kotász #41
    Igen, erre gondoltam...
  • Doktor Kotász #40
    Ez egy alternatív élővilágot teremthet, ami akár a teljes biológiai törzsünket kiszoríthatja. És százmillió év múlva nem fogják érteni a nagy kihalást...
  • Doktor Kotász #39
    "Miután megemésztette a fehérjét utána tökmindegy miből származott. Ha meg nem tudta megemészteni akkor meg kifossa"

    Talán utána kellene nézned, hogy mi a prionbetegség, (kergemarhakór, alcheimer-kór).

    Ott egy a biológiánkkal kompatibilis fehérje, térbeli felcsavarodással lasabban emészthető fehérjévé alakul az idegsejtben, de a felcsavarodott molekuláknak az az egyik tulajdonsága, hogy a többi azonos molekulát is felcsavarják, így okozzák az adott sejt éhhalálát, és kialakul a szivacsos agyhalál. Ez pedig a teljesen inkompatibilis fehéjék megjelenését okozzhatja. A sejtek elraktározzák, hogy tápanyag, de valójában nem lesz az. Olyan, mint egy romlott élelmiszerekkel felhalmozott bunkerben a túlélés. Ezek a kísérletek a teljes ökoszisztéma törzsszintű lecserélődéséhez vezethet.