Bilim İnsanları, Bakterileri Kullanarak ‘Yaşayan’ Sentetik Hücreler Yarattı
Birleşik Krallık’taki Bristol Üniversitesindeki araştırmacılar, enerji üretmek ve genleri ifade etmek de dahil olmak üzere, canlı bir hücrenin birkaç temel işlevini yerine getiren bir sistem tasarlayarak sentetik biyolojide önemli bir adım attılar.
Yapay olarak oluşturulmuş hücreleri, ‘yaşamın’ ilk 48 saatinde bir küre şeklinden daha doğal bir amip benzeri şekle dönüşmüştür; bu, uzatılmış zaman ölçeklerinde, proto-hücre iskeleti filamentlerinin çalıştığını (veya araştırmacıların belirttiği gibi, “yapısal olarak dinamik” olduğunu) gösterir.
En basit organizmaların bile büyümek ve çoğaltmak için akıl almaz derecede karmaşık makineler içeren sayısız biyokimyasal operasyona güvenir. Bu gerçek, canlı olarak düşünebileceğimiz şeye yakın bir şey inşa etmenin, çok kolay yapılan bir şey olmadığını gösterir.
Bilim insanları daha önce gen ifadesi, enzim katalizi veya ribozim aktivitesi gibi tek bir işlevi yerine getirmek için yapay hücreler elde etmeye odaklanmıştı.
Bilim insanları, yaşamı daha yakından taklit edebilen yapay hücreleri özel olarak inşa etmenin ve programlamanın sırrını çözerse, bu, üretimden ilaca kadar her şeyde zengin olasılıklar yaratabilir.
Bazı mühendislik çabaları, hücre modellerinin kendileriniyeniden tasarlamasına odaklanırken, diğerleri, mevcut hücreleri, daha sonra nispeten yeni bir şeye yeniden yapılandırılabilecek artıklara indirgemenin yollarını araştırıyor.
Bu aşağıdan yukarıya biyomühendislik başarısını gerçekleştirmek için araştırmacılar, parçalar için iki bakteri kolonisi –koli basili ve Pseudomonas aeruginosa (Glikozu oksidasyon yoluyla parçalayan fakat fermentasyon yapmayan bakterilerdir.) kullandılar.
Bu iki bakteri, viskoz(akışkan olmayan) bir sıvı içinde boş mikro damlacıklarla karıştırıldı. Bir popülasyon damlacıkların içinde, diğeri ise damlacık yüzeyinde hapsedildi.
Bilim insanları daha sonra kolonileri,lizozim (bir enzim) ve melittin (bal arısı zehrinden gelen bir polipeptit) ile yıkayarak bakteri zarlarını patlatarak açtılar.
Bakteriler, zarla kaplı ön hücreler oluşturmak için damlacıklar tarafından yakalanan içeriklerini döktüler.
Bilim insanları daha sonra hücrelerin, enerji depolama molekülü ATP’nin glikoliz yoluyla üretimi ve genlerin transkripsiyon (DNA’yı oluşturan nükleotit dizisinin RNA polimeraz enzimi tarafından bir RNA dizisi olarak kopyalanması süreci) ve translasyonu (transkripsiyon sonucu oluşan mRNA’lardaki koda uygun olarak ribozomlarda gerçekleştirilen amino asit zinciri veya polipeptit sentezi süreci) gibi karmaşık işleme yeteneğine sahip olduğunu gösterdi.
İlk yazar, kimyager Can Xu, “Yaşayan-malzeme birleştirme yaklaşımımız, simbiyotik canlı/sentetik hücre yapılarının aşağıdan yukarıya inşası için bir fırsat sunuyor.” diyor.
“Örneğin, mühendislik bakterilerini kullanarak, sentetik biyolojinin teşhis ve tedavi alanlarında ve ayrıca genel olarak biyo-üretim ve biyoteknolojide gelişim için karmaşık modüller üretmek mümkün olmalıdır.”
Gelecekte, bu tür sentetik hücre teknolojisi, biyoyakıtlar ve gıda işleme için etanol üretimini geliştirmek için kullanılabilir.
Gelişmiş temel biyoloji modellerine dayanan bilgilerle birleştiğinde, bazı yapıları tamamen yeni sistemler tasarlamak için yeniden tasarlarken bazı yapıları karıştırıp eşleştirebiliriz.
Yapay hücreler, mor bakteriler gibi fotosentez yapmaya veya sülfat indirgeyen bakterilerin yaptığı gibi kimyasallardan enerji üretmeye programlanabilir.
Araştırmacılar, “Metodolojinin yüksek düzeyde programlanabilirliğe yanıt vermesini bekliyoruz.” diyor.
Bu makale Nature’da yayınlandı.
Derleyen: Simge KARA
Kaynak: Bilim İnsanları, Bakterileri Kullanarak ‘Yaşayan’ Sentetik Hücreler Yarattı
Doğal Olanlarını Taklit Eden ve Yeni Yeteneklere Sahip Sentetik Kırmızı Kan Hücreleri Üretildi
Doğal Olanlarını Taklit Eden ve Yeni Yeteneklere Sahip Sentetik Kırmızı Kan Hücreleri Üretildi