Organizmaların genlerini değiştirmekle ya da daha akıllı yapay zekalar yaratmakla yetinmeyen bilim insanları, sonunda sıfırdan benzersiz sentetik yaşam formları biyomühendisliği yapmayı başardılar. Princeton Üniversitesi’nde yapılan çalışmalarda araştırmacılar, geliştirdikleri sentetik bir proteinin canlı bakterilerde enzim görevi gördüğünü ortaya koyarak geleceğe bir adım daha yaklaştırdılar.
2010 yılında, bilim adamları normal bir hücrede bilgisayarla tasarlanmış bir genomdan kendi kendini kopyalayan sentetik bir organizma yarattılar. 2016’da Scripps Araştırma Enstitüsü, genomunda tamamen yeni iki DNA nükleer bazına sahip bir bakteri yarattığını duyurdu ve daha yakın bir zamanda, 2017’de yeni bir protein yarattıklarını bildirdiler. Scripps araştırmacıları, genetik koduna eklenen ekstra bazlarla ilk kararlı yarı sentetik organizmayı yarattıklarını duyurdular. Tek hücreli bir organizma bölündüğünde, eklenen sentetik baz çiftini de sürekli olarak yeniden üretebilir; Bu, gelecekteki sentetik organizmaların DNA dizilerinde sonsuz eklenmiş genetik bilgi taşıyabilecekleri anlamına gelir.
Tüm canlıların hücreleri, DNA’larında genetik bilgi olarak dört moleküllük bir grup ve A, T, C, G (Adenin, Sitozin, Timin, Guanin) olmak üzere iki baz çifti içerir. Her birinin azotlu bir baz, bir fosfat molekülü ve bir şeker molekülünden oluşan bir nükleotit olduğu ve sadece A’nın T ile ve C’nin G ile çiftleştiği bilinmektedir. Bu nükleotidler, kovalent ( bir nükleotidin şekeri ile başka bir fosfat arasındaki elektron bağlı) bağlar.
Scripps’in ekibi, E. coli taşıyan organizmanın genetik koduna “X” ve “Y” adı verilen iki sentetik baz ekledi ve ardından, bozunacak ek DNA molekülleri olmadan yaşaması, çoğalması ve hayatta kalması için gereken kimyasal ortamı hazırladı. Araştırmacılardan Floyd Romesberg, “Böylece doğala benzer yarı sentetik bir organizma yaptık. Artık yaşam ışığının sönmemesini sağlayabiliyoruz. Bu, tüm yaşam süreçlerinin manipüle edilebileceğini gösteriyor.” ” dedi.
Yıllarca aynı konu üzerinde çalışan Princeton ekibi, bu tür deneylerde yaygın olarak kullanılan basit bir bakteri türü olan Escherichia coli için sentetik proteinler yarattı. Sonuçları doğrulamak için, hücrelerin, bakterilerin hayatta kalması için gerekli olan hayati bir mineral olan demiri elde etmek için kullandıkları Fas enziminin üretimini engelleyen bazı genleri çıkardı. Ekip daha sonra kaybolan işlevlerin yerini alabilecek, bakterileri “kurtaracak” veya yeniden canlandırabilecek proteinler ekledi.
Araştırmacılar, yeni proteinlerinden ikisinin, hücredeki diğer süreçlerin üretimini artıran ve E. coli’yi canlı tutan eksik enzimleri telafi ettiğini keşfettiler. Bu sırada başka bir protein sorunu doğrudan çözmüştür. Araştırmacılardan Anne Donnelly, “Syn-F4 dediğimiz bu sentetik protein aslında bir enzimdi. Bizim için alışılmadık ve büyüleyici bir an oldu. Tekrar etmeden herhangi bir açıklama yapmak istemedik.” Hücrelerin demir alabildiği ve Syn-F4’ün bir enzim olduğunu düşündüğü. Birkaç kez tekrar test edip bunu doğruladıktan sonra, laboratuvarı yöneten araştırmacı Michael Hecht’in dikkatini çekti.
Hecht, “Biyoloji, biyokimyasal reaksiyonlar ve katalizörler sistemidir. Her adımda onu katalize eden bir enzim vardır, aksi takdirde reaksiyonlar yaşamın var olması için yeterince hızlı olmazlardı. Her enzim-katalizör bir proteindir. Ve enzimler en iyisidir. Milyarlarca yılın silip süpürdüğü evrim katalizörü.” Diyor: “Enzimler, bir tepkimenin hızını sonsuz sayıda büyüklük sırasına göre artırır.”
Araştırmacılar hala yaşamın yapı taşlarını incelerken, işlevsel bir sentetik enzim, tamamen sentetik biyolojiyi geliştirmeye yönelik dev bir adımdır. Bu sentetik yaşam formları, yalnızca gıda, yakıt veya ilaç geliştirmede etkili olacak şekilde tasarlanmakla kalmayıp, aynı zamanda yaşamın başka koşullar altında, örneğin diğer gezegenlerde nasıl geliştiğini veya evrimleştiğini anlamamıza da yardımcı olabilir.
Hecht, “Sentetik bir genomu kodlamaya başlıyoruz” diyor. E. coli genomunun yüzde 0,1’i tamamlanmıştı. Şu anda, bazı sentetik genlerin gelişmesine izin veren garip bir Escherichia coli türümüz var. Yüzde 10 veya 20’ye ulaşıldığında, sadece sentetik genlere sahip bazı yabancı E. coli’den değil, yeni bir sentetik organizmadan, sentetik yaşamdan bahsediyor olacağız.
Kaynak:
York Zhang, Brian M. Lamb, Aaron W. Feldman, Ann Xiaozhu Zuo, Thomas LaVergne, Linjun Li, Floyd E. Romesberg, “Genetik Alfabenin Kararlı Genişlemesi için Tasarlanmış Yarı-Sentetik Bir Organizma”, Banas, Cilt 114 no.6.
-Ann E Donnelly, Grant S Murphy, Katherine M Digianantonio ve Michael Hecht, “Bir de novo enzim, Escherichia coli’de yaşamı sürdüren bir reaksiyonu katalize eder,” Nature Chemical Biology, doi: 10.1038/nchembio.2550.
yazar:Juni Saraoğlu’nu aç
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]