Jill Wu, Stanford Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Molekulyar Sistemlər Biologiyası (2026). DOI: 10.1038/s44320-026-00210-z

Zülallar həyat və sənaye üçün çox vacibdir. Ciddi xəstəlikləri və hüceyrə disfunksiyalarını müalicə etmək və hətta sağaltmaq üçün istehsal edilə bilən saysız-hesabsız zülal var. Sənaye tətbiqləri də eyni dərəcədə perspektivlidir, zülallar qida istehsalında və istehlakçı yuyucu vasitələrində ferment kimi getdikcə daha çox istifadə olunur.

Süni intellekt təkmilləşdirmələr təklif etməyə kömək edə bilsə də, hər bir yeni zülal hələ də real dünyada yaradılmalı və performans üçün sınaqdan keçirilməlidir. Bu, maya və ya bakteriyalardakı hər bir zülal üçün DNT təlimatlarının qurulmasını və zülal istehsalı və sınaqdan keçirilməsi üçün fərdi klonların yetişdirilməsini əhatə edən əmək tələb edən bir prosesdir. Bu, maraqlı olan tək bir zülal üçün bir neçə gün çəkə bilər və zülalın məməli hüceyrələrində sınaqdan keçirilməsi lazım gələrsə, daha da uzun çəkə bilər ki, bu da məməli hüceyrələrinə ötürülməsi üçün mikroblardan DNT-nin alınmasını tələb edən bir prosesdir.

Yeni bir məqalədə Mühəndislik və Tibb məktəblərində neyrobiologiya və biomühəndislik professoru olan Michael Z. Lin, biomühəndislik üzrə aspirantlar Yan Wu və kimya mühəndisliyi üzrə Pengli Wang, vaxt tələb edən zülal qurma və sınaq prosesini cəmi 24 saata endirdiklərini söyləyirlər.

Onlar yanaşmalarını Mikroblardan Müstəqil Dərin Yığım və Skrininq üçün MIDAS adlandırırlar. MIDAS onkologiyadan ətraf mühit elmlərinə qədər sahələrdə bioloji tədqiqatları sürətlə sürətləndirə bilər. MIDAS-ı təqdim edən tədqiqat Molecular Systems Biology jurnalında dərc olunub .

Lin deyir: “Molekulyar biologiyanın fundamental sualları hələ də qalır: daha yaxşı zülalları necə hazırlaya bilərik və zülalın nəyin işlədiyini necə başa düşə bilərik?”. “Bu işi görmək dəyərli vaxt və resurslar tələb edir, lakin biz bu tələbləri kəskin şəkildə azaltmağın bir yolunu tapmışıq.”

Dairəvi hərəkətlər

Lin və həmkarları, polimeraza zəncirvari reaksiyası (PCR) kimi tanınan genetik replikasiya texnikasından istifadə edərək ənənəvi mikrob yığma prosesində irəliləyiş əldə etdilər. PCR, DNT-nin xətti seqmentlərini milyonlarla və ya milyardlarla nüsxəyə çox tez bir zamanda gücləndirə bilər. Məməli hüceyrələri tərəfindən müəyyən bir zülalı ifadə etmək üçün istifadə edilən bütün genləri yaratmaq üçün PCR-dən istifadə etməklə, mikrob klonlaşdırması və DNT ötürülməsi ehtiyacını aradan qaldırdılar.

PCR ilə istehsal olunan gen variasiyaları funksional analiz üçün birbaşa məməli hüceyrələrinə köçürülə bilər. PCR proseduru üçün yeganə tələb, ertəsi gün çatdırılmaq üçün sifariş verilə bilən “praymerlər” kimi tanınan qısa DNT zəncirləridir.

“MIDAS ilə səhər PCR praymerlərini ala, günortaya qədər lazımi genləri toplaya və günortadan sonra zülalların necə işlədiyini müşahidə etmək üçün genləri hüceyrələrə köçürə bilərik”, – deyə həmmüəllif Yan Vu bildirir. “Və bütün bunları paralel olaraq yüzlərlə və ya minlərlə zülal variantı üçün edə bilərik.”

Ənənəvi zülal mühəndisliyində tədqiqatçılar perspektivli bir variant müəyyən etdikdə, zülalı ifadə edən geni yığıb plazmid kimi tanınan dairəvi genetik quruluşa klonlaşdırmalıdırlar. Daha sonra hər bir unikal plazmid DNT-sinin uyğun miqdarını istehsal etmək üçün modifikasiya olunmuş plazmidləri bakteriya və ya maya DNT-sinə köçürməli və daha sonra validasiya üçün məməli hüceyrələrinə köçürülməlidir.

Bu klonlama və köçürmə prosesi zəhmətli, yavaş və bahalıdır və qiymətləndirilə bilən variantların sayını xeyli məhdudlaşdırır. MIDAS bu hesablamanı dəyişdirir. Lin və komandasının əsas fikri PCR ilə uyğun olmayan dairəvi plazmidləri aradan qaldırmaq idi. Bunun əvəzinə, onlar DNT-ni PCR üçün ideal şəkildə uyğun olan xətti məlumat kimi qəbul edirlər. Bu, onlara bir anda yüzlərlə gen variantını toplamağa və ən yaxşı ifaçıları tez və səmərəli şəkildə müəyyən etmək üçün onları birbaşa məməli hüceyrələrinə miqdarda ötürməyə imkan verir.

“Plazmidlərin dairəvi quruluşunda sehrli bir şey olmadığına qərar verdik”, Lin deyir. “PCR üçün sadəcə genetik məlumatlara ehtiyacınız var. Bu, ilham anı idi.”

MIDAS istifadə edərək 384 variantın praktik sınaqdan keçirilməsi təxminən dörd saatlıq praktik laboratoriya işi və təxminən 2000 dollarlıq reagent tələb etdi. Mövcud metodlara görə, təcrübəli tədqiqatçının yalnız 24 variantı qiymətləndirməsi üçün təxminən 192 saat və təxminən 20.000 dollarlıq reagent tələb olunurdu. Tədqiqatçılar hesablayırlar ki, MIDAS klonlaşdırma əsaslı yanaşmalardan təxminən 50 dəfə daha sürətli və onda bir qədər daha bahadır.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Dərhal təsir

MIDAS bioloji tədqiqatlar üçün dərhal real dünya nəticələrinə səbəb ola bilər. Tədqiqatçıların sözlərinə görə, birincisi, bu, vacib ferment və biosensor tədqiqatlarını sürətləndirməlidir. İkincisi, bu, eyni anda yüzlərlə yeni zülalı qiymətləndirə bilən müasir maye ilə işləyən robotlar üçün ideal şəkildə uyğun olan PCR praymerlərinin avtomatik istehsalını təkmilləşdirə bilər. Sonuncu və bəlkə də ən əsası, onlar inanırlar ki, MIDAS daha güclü molekulyar dizayn modellərinə gətirib çıxaran daha yaxşı və daha böyük ardıcıllıq uyğunluğu məlumat dəstləri yarada bilər.

“Biz MIDAS-dan təkcə zülalın ən yaxşı performans göstərən versiyasını tapmaq üçün deyil, həm də süni intellekt modellərini öyrətmək üçün istifadə edə biləcəyimiz məlumatlar olan yaxından əlaqəli variantların nə qədər yaxşı işlədiyini anlamaq üçün istifadə etdik”, – deyə həmmüəllif Pengli Vanq bildirib. “MIDAS o qədər asandır ki, ondan çox tez böyük məlumat dəstləri yaratmaq üçün istifadə edə bilərik.”

Lin inanır ki, MIDAS daha dərin kombinatorial axtarışlara, robototexnika ilə daha sıx inteqrasiyaya və hesablama dizaynını və eksperimental validasiyanı gücləndirə biləcək təkmilləşdirilmiş maşın öyrənmə modellərini qidalandırmaq üçün gen ardıcıllığı-molekulyar uyğunluq xəritələrinin yaradılmasına səbəb ola bilər.

Lin deyir ki, “MIDAS real dünyada validasiya zamanı ən azı bir dərəcə daha sürətlidir. Bu, zülallar üçün mühəndislik dizayn-quraşdırma-sınaq dövrünü cəmi bir neçə günə qədər sıxışdırır və düşünürük ki, bu, süni intellektdən ilhamlanan molekulyar biologiyada sürətli irəliləyişlərə səbəb ola bilər.”

Nəşr detalları

Yan Wu və digərləri, Mikroblardan asılı olmayan dərin yığılma və skrininq yolu ilə zülal funksiyasının sürətli təhlili və mühəndisliyi, Molekulyar Sistemlər Biologiyası (2026). DOI: 10.1038/s44320-026-00210-z

Jurnal məlumatları: Molekulyar Sistemlər Biologiyası 

Əsas anlayışlar

molekulyar biologiyapolimeraza zəncirvari reaksiyası

Stanford Universiteti tərəfindən təmin edilir