04:55:03

“Yeni E. coli Suşu Hassas Gen Evrimine Olanak Sağlıyor"

Genetik mutasyonlar inovasyon ve evrimin arkasındaki itici güçtür, ancak kontrol edilemeyen doğaları zararlı olabilir. Cambridge‘deki araştırmacılar, E. coli kullanarak sentetik bir “ortogonal" DNA replikasyon sistemi oluşturmak için çığır açan bir yaklaşım geliştirerek mutasyonların kontrollü ve risksiz bir şekilde üretilmesini sağladı.

E. coli’nin doğal genomundan ayrı olan bu benzersiz sistemde, genler hataya eğilimli bir DNA enzimi ile replikasyona uğrayarak rastgele mutasyonların ortaya çıkmasını sağlayarak hızlı evrimi teşvik ediyor. Eş zamanlı olarak, E. coli’nin hayatta kalması için gerekli genler, organizmanın standart yüksek sadakatli DNA kopyalama enzimi kullanılarak çoğaltılır. Bu ustaca yaklaşım doğadan, özellikle de mayada bulunan benzer bir sistemden esinlenmiştir. Ancak E. coli’nin manipülasyon kolaylığı ve hızlı replikasyon oranı onu deneyler için daha verimli bir konu haline getiriyor.

Araştırmacılar bu sistemi, E. coli’yi enfekte eden bir virüs olan fajı değiştirerek ve kontrolsüz hücre patlamasını tetikleyen genleri çıkararak tasarladılar. Faj genomunun kopyalanmasından sorumlu olan kalan kaset, E. coli genomuna entegre edildi. Ortogonal DNA kopyalayan enzimin mutasyon oranı daha sonra dikkat çekici bir şekilde 1.000 kat artırıldı.

Sistemin yeni işlevler geliştirmedeki etkinliğini göstermek için araştırmacılar antibiyotik direnci için bir gen eklediler. Sadece on iki gün içinde, farklı bir antibiyotiğe karşı dirençte 150 kat artış gözlemlediler. Benzer şekilde, yeşil floresan protein geni de beş gün içinde floresanda 1.000 kattan fazla artış sergiledi.

Science dergisinin aynı sayısında yer alan paralel bir çalışmada, Frances Arnold‘un laboratuvarı geleneksel bir yöntem kullanarak yönlendirilmiş evrimin gücünü sergiledi. Çalışmaları, çeşitli ürünlerde yaygın olarak kullanılan ancak sentetik yapıları nedeniyle çevrede kalıcı olan bileşikler olan uçucu metil siloksanları parçalayabilen bir enzimin geliştirilmesini içeriyordu. Bu, ortolog sistemin araştırma, tıp ve endüstri alanlarındaki uygulamalar için enzim geliştirmeyi verimli bir şekilde kolaylaştırmadaki çok yönlülüğünü göstermiştir.

Etkili DNA birleştirme makineleri henüz mevcut olmasa da, laboratuvarlarda genellikle moleküler fabrikalar olarak kullanılan E. coli hücreleri artık kontrollü evrim için dinamik merkezler olarak hizmet verebilir. Bu yenilikçi yaklaşım, çeşitli alanlarda geniş uygulamalara sahip enzim ve proteinlerin sürekli geliştirilmesi için yeni olanaklar sunmaktadır.

Bu içeriği beğendiyseniz lütfen çevrenizle paylaşınız…