يتعلم المهندسون البيولوجيون السر لتشغيل وإيقاف عمل الجينات

قادت جامعة BRISTOL دراسة في الآونة الأخيرة مفادها أن العلماء تعلموا كيف يمكن تسخير عدة أشكال من التنظيم الجيني في آن واحد في الخلايا الحية ليتمكنوا مباشرةً من التحكم في التعبير الجيني وفتح آفاق جديدة في الأساليب المحسنة للهندسة الوراثية.

تستعمل الميكروبات المعدلة وراثياً بشكل متزايد للإنتاج النظيف والمستديم للمواد الكيميائية والطبية وأخرى كثيرة. ولجعل هذا ممكناً على المهندس البيولوجي أن يتحكم بالتنظيم الجيني عندما يكون هناك مجموعة معينة من الجينات في وضع التشغيل أو الإيقاف للسماح بالتنظيم الدقيق للعمليات الحيوية المتضمنة.

أُدرجت هذه النتائج اليوم في مجلة Nature Communication.

تقول فيرونيكا جريكو Veronica Greco المؤلفة الرئيسية وعضو الجمعية الملكية طالبة الدكتوراه في جامعة Bristol للدراسات الحيوية: «على الرغم من أن تعبير تشغيل أو إيقاف عمل مورثة يبدو بسيطًا إلا أن جعل خلية حية تفعله بأمر منا هو التحدي الأكبر. تختلف كل خلية عن أخرى بشكل ضئيل ولا يمكن الاعتماد على العمليات الحيوية المتضمنة، فهي ليست موثوقة 100%».

ولحل هذه المعضلة أخذ الفريق الإلهام من الطبيعة، إذ يتحكم بمعظم الأحداث الرئيسية من قبل عدة عمليات حيوية في آن معًا.

تضيف فيرونيكا جريكو: «إذا نظرت لنبتة فينوس صائدة الذباب، سترى أن المصيدة تغلق عند تفعيل عدة شعيرات حسية بنفس الوقت، وهذا يساعد بتقليل فرص إغلاق المصيدة مصادفة. وأردنا أن نتعلم كيف بإمكاننا عمل شيء مماثل عند التحكم بالتعبير الجيني داخل الخلية بإضافة عدة مستويات من التنظيم الجيني لضمان تفعيل التحكم حين نرغب بذلك».

تضيف البروفسورة كلير غريرسون Claire Grierson المؤلفة المساعدة ورئيسة قسم الدراسات الحيوية في جامعة Bristol : «ما كان رائعً في هذا المشروع، النجاح بتسخير اثنين من العمليات الأساسية الموجودة في كل خلية وتعزيز كل أساليب الحياة في النسخ والترجمة الجينية».

اكتشف الفريق أنه باستعمال هذا النوع من التنظيم على عدة مستويات خلوية قد يستطيع الفريق اصطناع أحدث مفتاح عالية الأداء للتعبير الجيني.

واستطاع الفريق التعمق أكثر بالتعاون مع الدكتور أمير باندي Amir Pandi والبروفسور توبياس إيرب Tobias Erb المضي قدمًا، وأظهر أنه عند استعمال هذه الأنظمة متعددة المستويات خارج الخلايا الحية فإنها ستتحكم مباشرة بالتعبير المورثي -الذي لم يرى حتى الان-.

يقول الدكتور توماس جوروشوفسكي كبيرر المؤلفين وعضو في الجمعية الملكية في جامعة Bristol: «عندما نصمم الميكروبات نميل للاعتقاد إلى أن تبسيط الأنظمة يحقق أكبر قدرة للتحكم. لكن ظهر لنا أنه باعتناق التعقيدات الحيوية الطبيعية قد يكون الحل لإطلاق القدرات الكامنة للبيولوجيا المستقبلية عالية الدقة».

مُوِّلت هذه الدراسة من قبل الجمعية الملكية، وجمعية ماكس بلانك، والمنظمة الأوروبية للبيولوجيا الجزيئية (EMBO)، و BBSRC، و EPSRC، بدعم من معهد Bristol BioDesign (bbl).