العلماء يقتربون من إعادة صياغة الشفرة الوراثية للحياة
كتبت: مها طـه
تقدم علماء الوراثة في جامعة هارفارد خطوة إلى الأمام في عملية ”إعادة ترميز“ الجينيوم كما نعرفه، عن طريق استبدال 62214 زوج من القواعد في جينيوم اصطناعي لبكتيريا الـE.coli.
القيام بعملية إعادة الترميز على نطاق واسع يمكنه أن يؤدي إلى تطور الكائنات الحية التي تقاوم الفيروسات، كما أنه يسمح لعلماء الأحياء بالترميز أحماض أمينية اصطناعية جديدة كليًا، أو بمعنى آخر أن نعيد برمجة الحياة.
قال ”بيتر كار“ المهندس البيولوجي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والذي لم يُشارك في هذه الدراسة، أن إعادة برمجة الحياة ليست عملية سهلة على الإطلاق، ولكن يُمكننا هندسة الحياة على مستويات عميقة، حتى الوصول لتغيير أحد الثوابت كالشفرة الوراثية.
قال ”مارك لاجوي“ أن معظم أشكال الحياة تشترك في نفس الشفرة الوراثية، على سبيل المثال فإن التسلسل الجيني A-G-G يعني الشئ نفسه بالنسبة لجميع الكائنات الحية تقريبًا، بدايةً من خلايا الجسم البشري إلى الخلية النباتية إلى خلية الخميرة.
لكن يبقى هناك 64 شفرة ثلاثية مُحتملة أو كودونات، و20 نوع فقط من الأحماض الأمينية التي توجد في الطبيعة، وهذا يعني أن ثلاثة أو أربعة كودونات قد تكون شفرة حمض أميني واحد، وهناك بعض التداخلات بينها، مثلا C-C-C يرمُز للحمض الأميني ”البرولين“ في نفس الوقت يرمز له أيضًا C-C-G، وتتعامل الخلية معهما ككود بنفس الطريقة.
قام الباحثون في جامعة هارفارد بإزالة هذا التداخل في بكتيريا الـE.coli عن طريق تغيير 62214 زوج من القواعد، وإزالة 7 من الـ64 نوع كودون عبر 3548 جين في البكتيريا. وعلى عكس المتوقع في أن يكون هذا التغيير سيئ على الخلية، اختبر فريق البحث بالفعل 63% من الجينات التي أعادوا ترميزها، وكلها تقريبًا صحية بالنسبة للبكتيريا.
واحدة من الأجزاء الأكثر إثارة في هذا العمل هو القدرة على إعادة ترميز الحمض النووي بهذه الطريقة، والتي يُمكن أن تؤدي إلى البكتيريا التي تقاوم جميع أنواع الفيروسات. في ورقة بحثية نُشرت في دورية العلوم، قام فريق البحث بهذا العمل عن طريق التخلُص من الآلية التي تُترجم بها الخلية البكتيرية الكودون المسئول تحديدًا عن وقف عملية النسخ في الخلية، وبذلك فإن إنتاج الحمض النووي لا يتوقف كما هو مُفترض.
قال “لاجوي” أنه عندما تُصيب الفيروسات خلية مُضيفة، فإنها أساسًا تُدخل الجينيوم الخاص بها للخلية والسيطرة عليه لخلق المزيد من الفيروسات، أما في حالة الكائنات مُعادة الترميز الجيني فإن التعليمات الجينية للفيروس لا تستطيع نسخ نفسها، وبالتالي لا تستطيع إتمام دورة حياتها.
يأمل الباحثون في استخدام هذه الكودونات في خلق الأحماض الأمينية الاصطناعية في البكتيريا، وهذا من شأنه تغيير أنواع بروتينات الـE.coli التي يُمكن أن تُخلّقها الخلايا، ويمكن أن يكون لها تأثير كبير على الصناعات المختلفة.
المصادر:
