د جین مصنوعي سنتېز

د جین مصنوعي سنتېز یا هم د جین سنتېز هغو مېتودونو ته ویل کېږي چې په مصنوعي بیولوژۍ کې له نوکلیوټيډونو څخه د جینونو د جوړولو او راټولولو لپاره کارول کېږي. په ژوندیو حجرو کې د DNA د سنتېز پر خلاف، د جین مصنوعي سنتېز د DNA قالب ته اړتیا نه‌لري او د DNA هر ډول لړۍ ته اجازه ورکوي چې په لابراتوار کې سنتېز شي. دا دوه اصلي پړاوونه لري چې لومړی پړاو یې د DNA د جامد فاز سنتېز بلل کېږي او کله ناکله د DNA د چاپ په نامه هم پېژندل کېږي. له دې لارې داسې الیګونوکلیوټيډي ټوټې تولیدېږي چې عموماً تر ۲۰۰ غیر اسیدي جوړو لاندې دي. ورپسې دویم پړاو دی چې په دې پړاو کې دغه الیګونوکیوټيډي ټوټې د DNA د بېلابېلو مېتودونو په مرسته سره نښلول کېږي. دا چې د جین مصنوعي سنتېز د DNA قالب ته اړتیا نه‌لري، له دې امله له تیوریک پلوه د DNA د داسې مالیکول د جوړېدو امکان موجود دی چې بشپړ مصنوعي وي او د نوکلیوټيډ په لړۍ یا اندازه کې محدودیتونه ونه لري.^[۱]

د لومړني بشپړ جین سنتېز یو تخمیري tRNA و چې په ۱۹۷۲ کال کې «هار ګوبینډ کورانا» او د هغه همکارانو ترسره کړ. د لومړنیو پپټيډ او پروتین کود کوونکو جینونو سنتېز په ترتیب سره په «هربرټ بویر» او «الکساندر مارکهام» لابراتوارونو کې ترسره شو. په وروستیو کې د جین د مصنوعي سنتېز داسې مېتودونه رامنځته شوي دي چې د ټولو کروموزومونو او جینومونو د راټولولو شونتیا برابروي. لومړنی مصنوعي تخمیري کروموزوم په ۲۰۱۴ کال کې سنتېز شو او ټول باکتریایي کروموزومونه هم سنتېز شول. پر دې سربېره د جین مصنوعي سنتېز کولای شي په راتلونکي کې نوې نوکلیوبېس جوړې وکاروي.^[۲]^[۳]^[۴]^[۵]^[۶]^[۷]^[۸]

د DNA د سنتېز معیاري مېتودونه

الیګونوکلیوټيډ سنتېز

الیګونوکیوټيډونه په کیمیاوي ډول د نیوکلیوزیډي فاسفورامیډيټونو په نامه د جوړوونکو بلاکونو یا عناصرو په مرسته سنتېز کېږي. دا ښايي داسې معمولي یا اصلاح شوي نوکلیوزیډونه وي چې د امینونو، هایدروکسېل ګروپونو او فاسفېټ ګروپونو د ناسم غبرګون د مخنیوي لپاره ساتونکي ګروپونه لري. هر ځل یو فاسفورامیډېټ اضافه کېږي، ۵ هایروډېکسل ګروپ خوندي کېږي او یو نوی بېس [هره هغه کیمیاوي ماده چې له بل جسم څخه پروتون واخیستی شي] اضافه کېږي. دغه ځنځير د ۳ تر ۵ پر مسیر وده کوي چې د بیوسنتېز په پرتله شاته دی. په پای کې ټول ساتونکي ګروپونه حذفېږي. له دې سره سره، په دې کې د یوې کیمیاوي پروسې په توګه ګڼ ناسم متقابل غبرګونونه پېښېږي چې پایله یې ځینې عیب‌جن محصولات وي. د سنتېز په حال کې الکیګونوکیوټيډي لړۍ چې څومره اوږده وي هماغومره ډېرې نیمګړتیاوې موجودې وي، له دې امله دغه پروسه یوازې د لنډو نوکلیوټيډي لړیو د تولید لپاره عملي ده. د یوه داسې الیګونوکلیوټيډ لپاره چې د بیولوژيکي کارونې لپاره د مستقیمې استفادې کافي کیفیت ولري، اوسنی عملي حد شاوخوا ۲۰۰ غبرګ بېسه دی. د کارنده مایع کروماټوګرافي یا (HPLC) د هغو محصولاتو د جلا کولو لپاره کارولی شو چې مناسبې لړۍ لري. په همدې حال کې ګڼ شمېر الیګونه په موازي ډول د جیني چیپونو پر مخ سنتېز کولی شو. د نورو جینونو د سنتېز په پروسه کې د ښه فعالیت لپاره باید دغه الیګونه په لویه کچه کې چمتو شي.

د تودوخې پر بنسټ د الیګونیوکلیوټيډونو نښلون

معمولاً د هغو الیګونوکلیوټيډونو یوه مجموعه چې په جلا جلا یا انفرادي ډول طراحي شوي دي، د اتومات جامد فاز د سېنت‌سایزرونو پر مخ جوړېږي، خالصېږي او وروسته د ځانګړې تودوخې او معیاري نښلون یا پلیمراز غبرګونونو په مرسته سره نښلول کېږي. د الیګونوکلیوټيډي تودوخې د خاصیت د ښه کولو لپاره د سنتېز پړاو د داسې لیګاز DNA او پلیمراز انزایمونو پر یوه مجموعه تکیه دی چې د حرارت په مقابل کې مقاومت لري. تر دې مهاله د جین د سنتېز لپاره ګڼ مېتودونه معرفي شوي دي چې «فوک ای» او د جین د سنتېز لپاره د لیګاز د ځنځيري غبرګون اصلاح شوې بڼه یې د بېلګې په توګه یادولی شو. پر دې سربېره د پلیمراز د ځنځیري غبرګون یا پي.سي.ار د نښلون ګڼ مېتودونه هم موجود دی.^[۹]^[۱۰]^[۱۱]^[۱۲]^[۱۳]^[۱۴]

سرچينې

↑ Stein R (7 May 2015). "DNA 'Printing' A Big Boon To Research, But Some Raise Concerns". All Things Considered. National Public Radio.
↑ Khorana HG, Agarwal KL, Büchi H, Caruthers MH, Gupta NK, Kleppe K, et al. (December 1972). "Studies on polynucleotides. 103. Total synthesis of the structural gene for an alanine transfer ribonucleic acid from yeast". Journal of Molecular Biology. 72 (2): 209–17. doi:10.1016/0022-2836(72)90146-5. PMID 4571075.
↑ Itakura K, Hirose T, Crea R, Riggs AD, Heyneker HL, Bolivar F, Boyer HW (December 1977). "Expression in Escherichia coli of a chemically synthesized gene for the hormone somatostatin". Science. 198 (4321): 1056–63. Bibcode:1977Sci...198.1056I. doi:10.1126/science.412251. PMID 412251.
↑ Edge MD, Green AR, Heathcliffe GR, Meacock PA, Schuch W, Scanlon DB, et al. (August 1981). "Total synthesis of a human leukocyte interferon gene". Nature. 292 (5825): 756–62. Bibcode:1981Natur.292..756E. doi:10.1038/292756a0. PMID 6167861. S2CID 4330168.
↑ Shukman D (2014-03-27). "Synthetic DNA advance is hailed". BBC News (in بريتانوی انګلیسي). بياځلي په 2020-04-11.
↑ Kimoto M, Yamashige R, Matsunaga K, Yokoyama S, Hirao I (May 2013). "Generation of high-affinity DNA aptamers using an expanded genetic alphabet". Nature Biotechnology. 31 (5): 453–7. doi:10.1038/nbt.2556. PMID 23563318. S2CID 23329867.
↑ Malyshev DA, Dhami K, Quach HT, Lavergne T, Ordoukhanian P, Torkamani A, Romesberg FE (July 2012). "Efficient and sequence-independent replication of DNA containing a third base pair establishes a functional six-letter genetic alphabet". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (30): 12005–10. Bibcode:2012PNAS..10912005M. doi:10.1073/pnas.1205176109. PMC 3409741. PMID 22773812.
↑ Malyshev DA, Dhami K, Lavergne T, Chen T, Dai N, Foster JM, et al. (May 2014). "A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet". Nature. 509 (7500): 385–8. Bibcode:2014Natur.509..385M. doi:10.1038/nature13314. PMC 4058825. PMID 24805238.
↑ Fuhrmann M, Oertel W, Hegemann P (August 1999). "A synthetic gene coding for the green fluorescent protein (GFP) is a versatile reporter in Chlamydomonas reinhardtii". The Plant Journal. 19 (3): 353–61. doi:10.1046/j.1365-313X.1999.00526.x. PMID 10476082.
↑ Stemmer WP, Crameri A, Ha KD, Brennan TM, Heyneker HL (October 1995). "Single-step assembly of a gene and entire plasmid from large numbers of oligodeoxyribonucleotides". Gene. 164 (1): 49–53. doi:10.1016/0378-1119(95)00511-4. PMID 7590320.
↑ Mandecki W, Bolling TJ (August 1988). "FokI method of gene synthesis". Gene. 68 (1): 101–7. doi:10.1016/0378-1119(88)90603-8. PMID 3265397.
↑ Khorana HG, Agarwal KL, Büchi H, Caruthers MH, Gupta NK, Kleppe K, et al. (December 1972). "Studies on polynucleotides. 103. Total synthesis of the structural gene for an alanine transfer ribonucleic acid from yeast". Journal of Molecular Biology. 72 (2): 209–17. doi:10.1016/0022-2836(72)90146-5. PMID 4571075.
↑ Itakura K, Hirose T, Crea R, Riggs AD, Heyneker HL, Bolivar F, Boyer HW (December 1977). "Expression in Escherichia coli of a chemically synthesized gene for the hormone somatostatin". Science. 198 (4321): 1056–63. Bibcode:1977Sci...198.1056I. doi:10.1126/science.412251. PMID 412251.
↑ Edge MD, Green AR, Heathcliffe GR, Meacock PA, Schuch W, Scanlon DB, et al. (August 1981). "Total synthesis of a human leukocyte interferon gene". Nature. 292 (5825): 756–62. Bibcode:1981Natur.292..756E. doi:10.1038/292756a0. PMID 6167861. S2CID 4330168.

[1] Stein R (7 May 2015). "DNA 'Printing' A Big Boon To Research, But Some Raise Concerns". All Things Considered. National Public Radio.

[Khorana722-2] Khorana HG, Agarwal KL, Büchi H, Caruthers MH, Gupta NK, Kleppe K, et al. (December 1972). "Studies on polynucleotides. 103. Total synthesis of the structural gene for an alanine transfer ribonucleic acid from yeast". Journal of Molecular Biology. 72 (2): 209–17. doi:10.1016/0022-2836(72)90146-5. PMID 4571075.

[Itakura772-3] Itakura K, Hirose T, Crea R, Riggs AD, Heyneker HL, Bolivar F, Boyer HW (December 1977). "Expression in Escherichia coli of a chemically synthesized gene for the hormone somatostatin". Science. 198 (4321): 1056–63. Bibcode:1977Sci...198.1056I. doi:10.1126/science.412251. PMID 412251.

[Edge812-4] Edge MD, Green AR, Heathcliffe GR, Meacock PA, Schuch W, Scanlon DB, et al. (August 1981). "Total synthesis of a human leukocyte interferon gene". Nature. 292 (5825): 756–62. Bibcode:1981Natur.292..756E. doi:10.1038/292756a0. PMID 6167861. S2CID 4330168.

[Shukman-5] Shukman D (2014-03-27). "Synthetic DNA advance is hailed". BBC News (in بريتانوی انګلیسي). بياځلي په 2020-04-11.

[6] Kimoto M, Yamashige R, Matsunaga K, Yokoyama S, Hirao I (May 2013). "Generation of high-affinity DNA aptamers using an expanded genetic alphabet". Nature Biotechnology. 31 (5): 453–7. doi:10.1038/nbt.2556. PMID 23563318. S2CID 23329867.

[Malyshev_PNAS_201207242-7] Malyshev DA, Dhami K, Quach HT, Lavergne T, Ordoukhanian P, Torkamani A, Romesberg FE (July 2012). "Efficient and sequence-independent replication of DNA containing a third base pair establishes a functional six-letter genetic alphabet". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (30): 12005–10. Bibcode:2012PNAS..10912005M. doi:10.1073/pnas.1205176109. PMC 3409741. PMID 22773812.

[NATJ-201405072-8] Malyshev DA, Dhami K, Lavergne T, Chen T, Dai N, Foster JM, et al. (May 2014). "A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet". Nature. 509 (7500): 385–8. Bibcode:2014Natur.509..385M. doi:10.1038/nature13314. PMC 4058825. PMID 24805238.

[Fuhrmann99-9] Fuhrmann M, Oertel W, Hegemann P (August 1999). "A synthetic gene coding for the green fluorescent protein (GFP) is a versatile reporter in Chlamydomonas reinhardtii". The Plant Journal. 19 (3): 353–61. doi:10.1046/j.1365-313X.1999.00526.x. PMID 10476082.

[10] Stemmer WP, Crameri A, Ha KD, Brennan TM, Heyneker HL (October 1995). "Single-step assembly of a gene and entire plasmid from large numbers of oligodeoxyribonucleotides". Gene. 164 (1): 49–53. doi:10.1016/0378-1119(95)00511-4. PMID 7590320.

[11] Mandecki W, Bolling TJ (August 1988). "FokI method of gene synthesis". Gene. 68 (1): 101–7. doi:10.1016/0378-1119(88)90603-8. PMID 3265397.

[Khorana7222-12] Khorana HG, Agarwal KL, Büchi H, Caruthers MH, Gupta NK, Kleppe K, et al. (December 1972). "Studies on polynucleotides. 103. Total synthesis of the structural gene for an alanine transfer ribonucleic acid from yeast". Journal of Molecular Biology. 72 (2): 209–17. doi:10.1016/0022-2836(72)90146-5. PMID 4571075.

[Itakura7722-13] Itakura K, Hirose T, Crea R, Riggs AD, Heyneker HL, Bolivar F, Boyer HW (December 1977). "Expression in Escherichia coli of a chemically synthesized gene for the hormone somatostatin". Science. 198 (4321): 1056–63. Bibcode:1977Sci...198.1056I. doi:10.1126/science.412251. PMID 412251.

[Edge8122-14] Edge MD, Green AR, Heathcliffe GR, Meacock PA, Schuch W, Scanlon DB, et al. (August 1981). "Total synthesis of a human leukocyte interferon gene". Nature. 292 (5825): 756–62. Bibcode:1981Natur.292..756E. doi:10.1038/292756a0. PMID 6167861. S2CID 4330168.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]

[۱۰]

[۱۱]

[۱۲]

[۱۳]

[۱۴]