دانشمندان راهی عجیب برای ساخت DNA کشف کردند | ساخت ملکول وراثت، بدون الگو برای نخستین بار
دانشمندان برای نخستینبار سازوکاری را شناسایی کردهاند که در آن DNA بدون نیاز به الگوی ژنتیکی ساخته میشود؛ کشفی شگفتانگیز که میتواند نگاه ما به زیستشناسی، تکامل و فناوریهای ژنتیکی را تغییر دهد.
تا امروز تصور رایج در زیستشناسی این بود که ساخت DNA همیشه به یک «الگو» نیاز دارد؛ یعنی مولکول یا رشتهای که آنزیمها بر اساس آن نسخهبرداری کنند. اما اکنون پژوهشگران دانشگاه استنفورد میگویند نوعی سازوکار تازه یافتهاند که بدون چنین الگویی، DNA تولید میکند.
به گزارش ساینسالرت، در یکی از جالبترین کشفیات سالهای اخیر در علوم زیستی، گروهی از پژوهشگران موفق شدهاند نوعی سیستم مولکولی در باکتریها را شناسایی کنند که میتواند DNA را به شیوهای کاملا متفاوت بسازد.
در فرآیندهای شناختهشده زیستی، ساخت DNA یا RNA معمولا با کمک آنزیمهایی انجام میشود که برای کنار هم قرار دادن واحدهای ژنتیکی، به یک رشته راهنما یا الگو نیاز دارند. به بیان ساده، آنزیم باید بداند چه چیزی را کپی کند. اما در کشف جدید، دانشمندان با آنزیمی روبهرو شدهاند که بدون نسخه راهنما، خود بهتنهایی نقش قالب را ایفا میکند.
این پژوهش بر روی نوعی سامانه دفاعی در باکتری ایشرشیا کولی (Escherichia coli) انجام شده است. باکتریها برای مقابله با ویروسهایی که به آنها حمله میکنند، ابزارهای دفاعی پیچیدهای دارند. دانشمندان در بررسی یکی از این ابزارها که با نام DRT۳ شناخته میشود، به نتیجهای غیرمنتظره رسیدند.
این سامانه از دو آنزیم اصلی به نامهای Drt۳a و Drt۳b و یک قطعه RNA غیرکدکننده تشکیل شده است. اما ستاره اصلی این کشف، آنزیم Drt۳b بود؛ مولکولی که توانست DNA را بدون استفاده از الگوی خارجی تولید کند.
به گفته پژوهشگران، در این روش شکل سهبعدی خود پروتئین مانند قالب عمل میکند و تعیین میکند چه توالیای از DNA ساخته شود. این یعنی خود آنزیم، هم ابزار ساخت است و هم نقشه ساخت.
دانشمندان میگویند این کشف کتابهای زیستشناسی را از نو نمینویسد، اما بدون تردید فصل تازهای به آن اضافه میکند. زیرا تاکنون تصور میشد اطلاعات ژنتیکی همیشه از DNA به پروتئین منتقل میشود، نه اینکه یک پروتئین بتواند مستقیما الگوی تولید DNA باشد.
اهمیت این یافته فقط به درک بهتر طبیعت محدود نمیشود. بسیاری از فناوریهای مدرن ژنتیک، از جمله CRISPR، در ابتدا از سامانههای دفاعی باکتریها الهام گرفتهاند. بنابراین ممکن است این سازوکار تازه نیز در آینده کاربردهای مهمی در مهندسی ژنتیک، ساخت DNA مصنوعی یا ذخیرهسازی دادههای زیستی پیدا کند.
البته پژوهشگران تأکید میکنند هنوز راه زیادی تا استفاده عملی از این سیستم باقی مانده است. آنزیم کشفشده بسیار تخصصی عمل میکند و برنامهریزی دوباره آن برای اهداف دیگر آسان نخواهد بود. همچنین هنوز مشخص نیست باکتریها دقیقاً چگونه از این سامانه برای مقابله با ویروسها استفاده میکنند.
دانشمندان همچنین حدس میزنند این سازوکار در گونههای مختلف باکتریایی وجود داشته باشد و طی میلیونها سال تکامل یافته باشد تا با کمترین مصرف انرژی، دفاع مؤثری در برابر ویروسها ایجاد کند.
این کشف یادآوری میکند که حتی در بنیادیترین فرایندهای حیات، طبیعت هنوز رازهای ناشناخته فراوانی در خود پنهان کرده است.
