اولین آنزیم‌های مصنوعی دنیا در آزمایشگاه ساخته شدند

دانشمندان انجمن تحقیقات پزشکی (MRC) با استفاده از مواد ژنتیکی مصنوعی موفق به ساخت اولین آنزیم دست ساز در دنیا شدند

دانشمندان انجمن تحقیقات پزشکی (MRC) با استفاده از مواد ژنتیکی مصنوعی موفق به ساخت اولین آنزیم دست ساز در دنیا شدند. آنزیم‌های سنتز شده به وسیله آنها از مولکول‌هایی تشکیل شده است که در طبیعت یافت نمی‌شوند و قادر به راه اندازی واکنش‌های شیمیایی در آزمایشگاه هستند.

نتایج این تحقیق که ۱۱ آذر در مجله Nature به چاپ رسیده است می‌تواند روشن کننده منشا حیات بوده و نقطه شروعی برای نسل جدید دارو‌ها و درمان‌ها باشد. این یافته‌ها در ادامه کارهای پیشین این گروه در آزمایشگاه زیست شناسی مولکولی MRC است که در آن مولکولی به نام XNA را به وجود آوردند. این مولکول می‌تواند اطلاعات ژنتیکی را همانند DNA با خود منتقل کند.

با استفاده از XNA ساخته شده در آزمایشگاه به عنوان زیر ساخت، اکنون این گروه موفق به تولید XNAzyme شده اند که می‌تواند واکنش‌های ساده، مانند بریدن و یا متصل کردن قطعات کوچک RNA را همانند آنزیم‌های موجود در طبیعت انجام دهد. دکتر Philipp Hollinger که سرپرست این تحقیقات در آزمایشگاه MRC بوده است می‌گوید:

" تمام حیات سطح کره زمین از هضم غذا گرفته تا تولید DNA در سلول‌های ما به یک سری از واکنش‌های شیمیایی وابسته است. بسیاری از این واکنش‌ها در دما و فشار محیطی بسیار کند انجام می‌شوند و نیازمند آنزیم‌هایی هستند که این فرآیند‌ها را تسریع کرده یا به اصطلاح کاتالیز (catalyse) کنند."

هر سلول بدن ما دارای هزاران آنزیم متفاوت است که بیشتر آنها از جنس پروتئین هستند. اما بعضی از واکنش‌های کلیدی لازم برای حیات به وسیله RNA (که می‌تواند مانند پسر عموی شیمیایی DNA حساب شود) انجام می‌شوند. همچنین این عقیده وجود دارد که حیات توسط یک آنزیم RNA که می‌توانسته خود را همانند سازی کند شروع شده است.

دکتر Holliger در ادامه توضیح داد:

" تا به امروز این عقیده وجود داشت که DNA و RNA تنها مولکول‌هایی هستند که می‌توانند اطلاعات ژنتیکی را ذخیره کنند و همچنین به همراه پروتئین‌ها تنها مولکول‌های زیستی هستند که می‌توانند آنزیم‌ها را به وجود آورند. تحقیقات ما نشان داد که در واقع تعدادی جایگزین برای مولکول‌های زیستی وجود دارد که می‌توانند فرآیند کاتالیز لازم برای حیات را پشتیبانی کنند. انتخاب RNA و DNA برای پیدایش حیات ممکن است به صورت اتفاقی در شیمی ‌پیش از تاریخ رخ داده باشد."

دکتر Alex Taylor نویسنده اول این مقاله می‌افزاید:

" به وجود آوردن DNA و آنزیم از زیر ساخت‌هایی که در طبیعت موجود نیستند این احتمال را مطرح می‌کند که اگر حیات در دیگر کرات وجود داشته باشد، ممکن است از مولکولهای کاملا متفاوت از آنچه که ما می‌شناسیم منشا گرفته باشد و همچنین این فرضیه محتمل تر می‌شود که کره‌های دیگر، با حیات در سطح خود وجود دارند."

DNA و RNA زیرساخت‌های حیات بوده و تمام اطلاعات ژنتیکی ما را در خود ذخیره کرده و به نسل‌های بعد منتقل می‌کنند. در سال ۲۰۱۲ دکتر Holliger و گروهش نشان دادند که شش مولکول جایگزین دیگر که آنها را XNA نام نهادند نیز میتوانند  اطلاعات ژنتیکی را ذخیره کرده و از طریق انتخاب طبیعی تکامل بیابند. اکنون آنها کار خود را بر این مبنا گسترش داده اند و برای اولین بار چهار کاتالیزر سنتزی متفاوت را بر پایه این زیر ساخت‌های غیرطبیعی به وجود آورده اند.

این XNAzyme ها می‌توانند واکنش‌های ساده مانند بریدن و اتصال رشته‌های RNA را در آزمایشگاه انجام دهند. حتی یکی از این XNAzyme‌ها می‌تواند رشته‌های XNA را به هم متصل کند. این فرآیند اتصال یکی از اولین مراحل ایجاد سیستم زنده است.

به دلیل اینکه XNAzyme‌ها از آنزیم‌های موجود در طبیعت بسیار پایدارتر هستند، دانشمندان معتقدند که این مولکول‌ها می‌توانند برای ایجاد درمان‌های جدید برای گستره زیادی از بیماری‌ها شامل سرطان‌ها و آلودگی‌های ویروسی به کار روند. دکتر Holliger اظهار داشت:

" XNA‌هایی که ما ایجاد کرده ایم از لحاظ شیمیایی بسیار مقاوم هستند و به دلیل اینکه به طور طبیعی وجود ندارد به وسیله آنزیم‌های تخریب کننده طبیعی بدن شناخته نخواهند شد. این نکته می‌تواند آنها را به عنوان یک عامل مناسب برای درمان‌هایی با تاثیر بلند مدت و با عملکرد تخریب RNA‌های مرتبط با بیماری، نامزد مناسبی سازد."

پروفسور Patrick Maxwell مدیر بخش سلولی و مولکولی MRC در این زمینه می‌گوید:

"زیست شناسی سنتزی پیشرفت‌های بسیار شگفت انگیزی فراهم آورده که می‌تواند روشی را که برای درک و درمان بیماری‌ها به کار می‌رود کاملا تغییر دهد. انگلیس در این زمینه پیشرفت چشمگیری داشته است و نوآوری‌های اخیر، می‌تواند کاربرد‌های وسوسه انگیزی برای استفاده از این مولکول‌های طراحی شده به عنوان آغازی برای روش‌های جدید درمانی و تشخیصی موثرتر ارائه کند."

منبع: Nature

  • نویسنده : سامان میلانی زاده
  • تاریخ انتشار : ۱۳-۰۹-۹۳