Kompüter modelləri mikrob icmalarının dizaynına necə kömək edə bilər? Aachen, Düsseldorf və East Lansing/ABŞ-dan olan üzvlərdən ibarət tədqiqat qrupu sintetik biologiya adlanan elmin inkişaf perspektivlərini araşdırdı. Synthetic Biology jurnalında dərc olunan məqalədə onlar kompüter dəstəkli biologiyanın nə üçün mühüm rol oynadığını izah edirlər.

Mikroorqanizmlərin birliklərinə – bakteriyalar, göbələklər və viruslar – hər yerdə tapıla bilər. Orqanizmlərdə onlar müxtəlif funksiyaları yerinə yetirirlər. Məsələn, insan bağırsağında mikrobiom deyilən mikrob icması maddələr mübadiləsi üçün vacibdir. Mikroorqanizmlər bir çox qida maddələrinin kilidini açmaq və onları bədənə çatdırmaq üçün lazımdır. Mikrobiomun tərkibi düzgün deyilsə, bu, bütövlükdə orqanizmə əhəmiyyətli zərər verə bilər.

“Sintetik biologiya”nın fənlərarası tədqiqat sahəsi də bu mikrob şəbəkələrinə getdikcə daha çox diqqət yetirir. Məqsəd xüsusi funksiyaları yerinə yetirə bilən yeni bioloji sistemlər və orqanizmlərin layihələndirilməsi və qurulması üçün mühəndislik prinsiplərindən istifadə etməkdir. Genetik mühəndislik üsulları müxtəlif orqanizmlər arasında DNT və RNT-ni dəyişdirməyə və köçürməyə kömək edir.

Sintetik biologiya əvvəlcə fərdi sintetik orqanizmlərə diqqət yetirdi, lakin onun (sintetik) orqanizmlərin süni icmaları kimi olduqca mürəkkəb şəbəkələrin layihələndirilməsi potensialı getdikcə daha aydın görünür.

Bu cür süni icmalar xəstəliklərin yumşaldılması, məhsuldarlığın artırılması və ya qiymətli biomolekulların istehsalı daxil olmaqla geniş potensial tətbiq sahələri təklif edir.

CRC1535 “MibiNet” tədqiqatçıları fototrofik siyanobakteriyaların və ya yosunların heterotrof göbələk partnyorları ilə sıx simbiotik əlaqə qurduğu təbii likenlərdən ilham alıblar. Onlar gələcək tətbiqlər üçün nümunə kimi burada özünü göstərən mikrob şəbəkəsini inkişaf etdirmək istəyirlər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1726210488&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-09-highlights-role-biology-microbial-community.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI4LjAuNjYxMy4xMzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMjguMC42NjEzLjEzOCJdLFsiTm90O0E9QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyOC4wLjY2MTMuMTM4Il1dLDBd&dt=1726210246900&bpp=1&bdt=137&idt=55&shv=r20240911&mjsv=m202409090101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Ddd084782a3980897%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726210206%3AS%3DALNI_Ma1uv12HX_ctV-7loP2Dla_dLGslw&eo_id_str=ID%3D6cdee71e935b6dcb%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726210206%3AS%3DAA-AfjZEH1DAbfRV50frmhACTroQ&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7346293355937&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2083&biw=1903&bih=911&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C95331688%2C95338226%2C95338243%2C95341662%2C95342032%2C95342457%2C31086974%2C95341671%2C95340252%2C95340254&oid=2&pvsid=426174491056995&tmod=2134885222&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2Fpage3.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C911&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Tədqiqatın nəticələri CO2-mənfi proseslər, yəni atmosferdən CO2-ni aktiv şəkildə tutan proseslər üçün fənlərarası metod və texnologiyaların yaradılmasına töhfə _kimi nəzərdə _tutulub . Növbəti tədqiqat layihəsində – ACCeSS-də məqsəd çirkab suların təmizlənməsi üçün günəş enerjisindən istifadə etməkdir.

Jurnal məqaləsində Aachen Texnologiya Universiteti (RWTH), HHU və ABŞ-ın Şərqi Lansinqdəki Miçiqan Dövlət Universitetinin (MSU) tədqiqatçıları sintetik biologiyanın bu gələcək inkişafı istiqamətini təsvir edirlər. Onlar süni icmaların dizaynını xeyli asanlaşdıra bilən hesablama biologiyasının ayrılmaz tərkib hissəsi kimi rolunu vurğulayırlar.

Tədqiqatın müvafiq müəllifi, HHU-dan professor Dr. Ilka Axmann deyir: “Biz tək orqanizm mərkəzli yanaşmalardan icma daxilində orqanizmlərin funksional töhfələrini vurğulamaq üçün perspektivdə dəyişiklik təklif edirik.”

Tədqiqat yanaşmasına gəldikdə, o, əlavə edir: “Diqqət bütövlükdə cəmiyyətin yerinə yetirməli olduğu funksiyaya yönəldilir. Onun hansı spesifik orqanizmləri ehtiva etməsi əhəmiyyətsizdir: Orqanizmlər sadəcə olaraq lazımi funksional rolları təmin edən zəruri metabolik yolları ehtiva edən şassidir.”

MDU-nun Biokimya və Molekulyar Biologiya professoru Dr.Daniel C.Dukat deyir: “Artan nümunələr göstərir ki, mürəkkəb mikrob icmalarının spesifik növ tərkibi zamanla və ya müxtəlif yerlərdə dəyişə bilsə də, icmanın spesifik funksiyaları daha geniş miqyasda sabitdir”.

Tədqiqatın aparıcı müəllifi və RWTH-də hesablamalı həyat elminin kiçik professoru Dr. Anna Matuszyńska deyir: “Hesablama biologiyası sintetik biologiyada modullaşdırmaya kömək edə bilər , çünki bu, mürəkkəbliyi azaldacaq və çox yönlü, genişlənə bilən çərçivələr yarada bilər. bioloji icmalar daxilində xüsusi funksiyalara uyğunlaşdırılmışdır.

“Riyazi modellərin köməyi ilə biz bu cür sistemlərin etibarlı və səmərəli işləməsini təmin etmək üçün proqnozlaşdıra və optimallaşdıra bilərik. Məqsəd bu “siliko dizaynda” sintetik cəmiyyətin inkişafının ən erkən mərhələlərində istifadə etməkdir.”

Daha çox məlumat: Anna Matuszyńska et al, Sintetik biologiyanın yeni dövrü-mikrob icmasının dizaynı, Sintetik Biologiya (2024). DOI: 10.1093/synbio/ysae011

Heinrich-Heine Universiteti Düsseldorf tərəfindən təmin edilmişdir