نگاهى به آينده نماى بيوتكنولوژى

پنجمين باز DNA

يكى از اولين اصولى كه هر دانشجوى بيولوژى مى آموزد آن است كه رمزنامه حيات، به وسيله ۴ حرف نوشته شده است. حال اگر شما يك حرف به اين الفبا بيفزاييد، چه خواهد شد؟
محققينى كه تعمداً چنين DNA را ساخته و تكثر كرده اند، اكنون دقيقاً درصدد يافتن پاسخ همين پرسش ها هستند.
با دستيابى به اين DNA تغيير داده شده است كه تيم تحقيقاتى قادر به پاسخگويى انواع سئوالات بنيادى بيوشيمى خواهد شد. البته بيشترين اميد تيم تحقيقاتى بر آن است كه برخى از حروف جديد استفاده شده در ساخت DNA، در درون ژنوم يك باكترى زنده توزيع و جاگير شوند. بدين صورت امكان رديابى آنها، نحوه پذيرش در سلول، تحولات آتى و به خصوص فرايند تكامل جاندار قابل رديابى خواهد بود.
چهار حرفى كه معمولاً تشكيل دهنده DNA هستند، عبارتند از چهار باز شيميايى Adenine (A) ،Guanine(G)،Cytosine(C) وThymine (T) توالى هايى كه بيان كننده نحوه ساخت پروتئين هاى مختلف در درون سلول هستند به وسيله همين چهار حرف بيان شده اند.
حال تيم محققين از انستيتو تحقيقات La Jolla كاليفرنيا، مولكول جديدى به نام ۳ _ فلوروبنزن يا ۳FBساخته اند كه نقش باز پنجم DNA را به عهده مى گيرد.
در جهان معمولى، بازها در نردبان DNA، دو به دو در طول توالى مولكولى جفت مى شوند:
A هميشه با T جفت مى شود و C در برابر G قرار مى گيرد. ۳FB با خودش مقابل مى شود و در نتيجه نوعى كاملاً جديد از زوج باز را ايجاد مى كند.
•محلول هاى روغنى
مولكول باز مورد بحث بايستى آنچنان طراحى شود كه در درون DNA به خوبى جاگير شده و ساختمان فضايى آن را دچار انحراف و تنش نسازد. محدوديت سخت تر كار آنجاست كه بتوان مولكولى را يافت كه DNA پليمراز نيز قادر به شناسايى آن باشد. DNA پليمراز آنزيمى است كه DNA را در فرايند باز شدن زنجيره، همانندسازى مى كند و تيم تحقيقاتى نيازمند آن بود كه عملكرد آن را بر روى باز جديد پنجم بيازمايد.
ابتدا گروه پژوهش كننده، مولكولى را طراحى كردند كه داراى سطوح صاف و بزرگ بود. هدف آن بود كه اين مولكول در طول DNA به راحتى جمع شود. اين ايده در عمل كارا نبود و سطوح پهن و بزرگ فوق پس از برقرارى پيوند، با يكديگر تداخل كرده و زوج جفت هاى DNA را منحرف ساختند. پس از اين تداخل و انحراف، DNA پليمراز ديگر قادر به حركت بر روى نوار و افزايش طول آن نبود.
سپس محققين به۳FB رو مى آورند. اين باز، مولكولى هيدروفوب و چربى دوست بود و همچنين ورود به زنجيره DNA به صورت دو باز متصل را امكان پذير مى ساخت. با اولين موفقيت فوق، تيم پروژه نتايج خود را در جلسه انجمن شيمى آمريكا در ۱۴ مارس ۲۰۰۵ (در شهرستان ديه گو) منتشر ساخت.
در آزمون هاى صورت گرفته، همچنان كه مولكول DNA همانندسازى مى شود، باز جديد پنجم بدون مشكل در برابر خود قرار داده مى شود. البته ميزان درج اين باز تقريباً ۱۰۰ برابر كمتر از حضور بازهاى معمولى است اما همين بازده نيز براى ناظرين فرايند كافى است: به گفته مسئول تيم فوق، اين بازده به معنى يك خطا در هر ۱۰۰۰ جفت باز پليمريزه شده است كه ميزان آن بسيار بيشتر از خطاى فرايندهاى معمولى حياتى است.
•جست وجوى آنزيم
اكنون مسئولان اين پژوهش از سمت ديگر مسئله به آن مى نگرند. آنها در تلاشند تا انواعى از پليمراز را ايجاد كنند كه بتواند جفت باز هاى تقلبى را تشخيص داده و آنها را با توانايى بيشترى به كار گيرد.
تاكنون پليمرازهاى جديد ابداع شده، نه تنها براى كار با جفت بازهاى تقلبى _ غيرطبيعى بهتر بود ه اند بلكه در تطابق با جفت بازهاى طبيعى نيز كاراتر عمل كرده اند!!!
بنابر حدس مسئول پروژه، نكته اصلى خلق پليمرازهاى تواناتر، در قدرت چنگ انداختن آنها به DNA نهفته است.
تا اينجاى پروژه، عمليات كلاً با استفاده از مواد شيميايى و در لوله هاى آزمايش صورت پذيرفته است. مرحله بعدى كار تيم، وارد كردن جفت باز ابداعى به يك ميكروب زنده است. بنابر فرضيات پروژه به اين صورت مى توان به اطلاعات فرايند ژنتيكى از قسمت هاى قابل تكامل ژنوم دست يافت. با چنين نگرشى، تنها طى يك دهه آينده (و يا حتى در فرصت زمانى كمتر)، كلونى هاى باكترى داراى DNAهاى غيرطبيعى در اختيار خواهيم داشت.
و در نهايت براى اطمينان خاطر دوست داران محيط زيست و دلسوزان حفظ تنوع زيستى جهان يادآور مى شويم كه نبايد از توليد و گسترش اتفاقى و خارج از كنترل اين موجودات خلق الساعه نگرانى به دل راه دهيم. علت آن است كه اين سويه ها براى تداوم حيات خود به منبع پايدار از همان باز پنجم (مثل 3FB) نيازمندند و در صورت قطع آن سريعاً از بين خواهند رفت. تنها احتمال خارج از ذهن ديگر اين است كه سويه هاى فوق، خود شروع به سنتز باز پنجم مورد نياز خود كنند.
از نظر مسئول تيم پروژه، اين احتمال نه تنها در هزاره اى كه فعلاً در آن هستيم بلكه در هزاره بعدى نيز محقق نخواهد شد.
Nature.com
محمدرضا جبلى روزنامه شرق