नया अध्ययन अंतर्दृष्टि प्रदान करता है कि जीवन कैसे अनुकूलित हो सकता है और संभावित रूप से पुनर्निर्मित किया जा सकता है

बड़ी स्क्रॉल: एक वादा अधूरी | पूरा बड़ी स्क्रॉल वृत्तचित्र, इतिहास और विश्लेषण (जुलाई 2019).

Anonim

प्रिंसटन के एक नए अध्ययन से पता चला है कि कैसे एक सिंथेटिक प्रोटीन ई कोलाई कोशिकाओं को पुनर्जीवित करता है जिसमें जीवन-निरंतर जीन की कमी होती है, जिससे जीवन जीवित रहने के लिए अनुकूल हो सकता है और संभावित रूप से पुनर्निर्मित किया जा सकता है।

हेचट प्रयोगशाला में शोधकर्ताओं ने अप्रत्याशित तरीके से खोज की जिसमें सिन्सरब नामक सिंथेटिक प्रोटीन प्राकृतिक कोशिकाओं की वृद्धि को बढ़ावा देता है, जिसमें प्राकृतिक सेरब जीन की कमी होती है, जो आवश्यक एमिनो एसिड सीरिन के उत्पादन में अंतिम चरण के लिए जिम्मेदार एंजाइम को एन्कोड करता है। निष्कर्ष नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही में प्रकाशित किए गए थे।

हेचट समूह ने पहली बार 2011 में सीरिन-अपूर्ण ई कोलाई कोशिकाओं को बचाने के लिए SynSerB की क्षमता की खोज की। उस समय, उन्होंने ई कोलाई में तीन अन्य आवश्यक प्रोटीन को हटाने के लिए सक्षम कई अन्य डीओवो प्रोटीन भी खोजे। प्रिंसटन में रसायन शास्त्र के प्रोफेसर माइकल हेचट और लेख पर संबंधित लेखक माइकल हेचट ने कहा, "ये उपन्यास प्रोटीन हैं जो पृथ्वी पर कभी अस्तित्व में नहीं हैं, और पृथ्वी पर किसी भी चीज़ से संबंधित नहीं हैं, फिर भी वे जीवन को बढ़ने में सक्षम बनाते हैं, जहां यह अन्यथा नहीं होता है।"

प्राकृतिक प्रोटीन बीस अलग-अलग एमिनो एसिड के पूल से बने जटिल आणविक मशीन होते हैं। आम तौर पर वे लंबाई में कई दर्जन से कई सौ एमिनो एसिड तक होते हैं। सिद्धांत रूप में, ब्रह्मांड में परमाणुओं की तुलना में अधिक प्रोटीन अनुक्रम होते हैं, लेकिन विकास के माध्यम से नेचर ने सेलुलर कार्यों को पूरा करने के लिए केवल एक छोटा सा अंश चुना है जो जीवन को संभव बनाता है।

हेचट ने कहा, "उन प्रोटीन वास्तव में विशेष होना चाहिए।" "ड्राइविंग सवाल था, 'क्या हम प्रयोगशाला में ऐसा कर सकते हैं? क्या हम गैर-प्राकृतिक अनुक्रमों के साथ आ सकते हैं जो कि विशेष हैं, संभावनाओं की एक बड़ी संख्या से?"

इस प्रश्न को हल करने के लिए, हेचट लैब ने बाइनरी डिज़ाइन नामक अवधारणा द्वारा निर्देशित गैर-प्राकृतिक प्रोटीन की एक लाइब्रेरी विकसित की। विचार ग्यारह चयन एमिनो एसिड से चुनकर संभावित अनुक्रमों की संख्या को कम करना था जो दो समूहों में विभाजित थे: ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय। उन एमिनो एसिड की केवल ध्रुवीय या गैर-ध्रुवीय विशेषताओं का उपयोग करके, शोधकर्ता पानी से अपने संबंधों और प्रतिकृति के आधार पर एक विशेष आकार में फोल्ड करने के लिए उपन्यास प्रोटीन का एक बड़ा हिस्सा डिजाइन कर सकते हैं। फिर, विशिष्ट पदों को अलग-अलग एमिनो एसिड रखने की इजाजत देकर, शोधकर्ता लगभग एक मिलियन प्रोटीन की एक विविध पुस्तकालय तैयार करने में सक्षम थे, प्रत्येक 102 एमिनो एसिड लंबे थे।

हेच लैब के स्नातक छात्र केटी डिगियानटोनियो और पेपर पर पहले लेखक केटी डिगियानटोनियो ने कहा, "हमें प्रोटीन के कुछ सबसेट्स पर ध्यान देना पड़ा था, जिसे हम जानते थे कि पहले फंक्शन के लिए फोल्ड और खोज करेंगे।" "यह पूरे ब्रह्मांड को जीवन के लिए खोजने की बजाय है, हम विशिष्ट सौर प्रणालियों में देख रहे हैं।"

कई गैर-प्राकृतिक प्रोटीन पाए जाने से जो विशिष्ट सेल लाइनों को बचा सकते हैं, यह नवीनतम कार्य विशेष रूप से उनकी जांच का विवरण देता है कि कैसे SynSerB सेल वृद्धि को बढ़ावा देता है। सबसे स्पष्ट स्पष्टीकरण, कि SynSerB ने हटाए गए सीआरबी जीन द्वारा किए गए एक ही प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित किया, जिसे प्रारंभिक प्रयोग से छूट दी गई थी।

सेल में जटिल जैव रासायनिक मार्गों की भीड़ के बीच SynSerB की तंत्र को समझने के लिए, शोधकर्ता आरएनए अनुक्रमण नामक एक तकनीक में बदल गए। इस तकनीक ने उन्हें सीरिन-अपूर्ण ई कोलाई कोशिकाओं के सिंथेटिक प्रोटीन के साथ और बिना अंतर के विस्तृत स्नैपशॉट लेने की अनुमति दी।

"अनुमान लगाने और जांचने के बजाय, हम यह देखने के लिए समग्र वातावरण को देखना चाहते थे कि क्या हो रहा था, " Digianantonio ने कहा। आरएनए अनुक्रमित प्रयोग से पता चला कि SynSerB ने प्रोटीन के ओवरएक्सप्रेस को प्रेरित किया है जिसे हिसब कहा जाता है, जिनमें से उच्च स्तर सामान्य रूप से लापता जीन द्वारा की जाने वाली मुख्य प्रतिक्रिया को बढ़ावा देने के लिए दिखाए जाते हैं। HisB की मदद से, गैर-प्राकृतिक प्रोटीन सेरिन के उत्पादन को प्रेरित करने में सक्षम था, जिसने अंततः कोशिका को जीवित रहने की अनुमति दी।

हेचट ने कहा, "जीवन अवसरवादी है। कुछ प्रोटीन काम करने जा रहे हैं जो उन्होंने बदल दिए हैं और कुछ अन्य मार्ग मिलेगा।" "किसी भी तरह से यह अच्छा है।"

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