ప్రోగ్రామింగ్ కణాలు: అత్యాధునిక RNA సాధనాలతో జన్యు సర్క్యూట్‌లను విప్లవాత్మకంగా మారుస్తుంది

పోస్ట్‌టెక్‌లోని లైఫ్ సైన్సెస్ విభాగానికి చెందిన ప్రొఫెసర్ జోంగ్‌మిన్ కిమ్ నేతృత్వంలోని పరిశోధనా బృందం, గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థులు హ్యూన్‌సోప్ గో మరియు సెంగ్డో చోయ్‌లతో కలిసి ‘సింథటిక్ ట్రాన్స్‌లేషనల్ కప్లింగ్ ఎలిమెంట్ (SynTCE)’ని విజయవంతంగా అభివృద్ధి చేసింది, ఇది జన్యుపరమైన ఖచ్చితత్వం మరియు ఏకీకరణ సాంద్రతను గణనీయంగా పెంచుతుంది. సింథటిక్ బయాలజీలో సర్క్యూట్లు. ఈ పరిశోధన ఇటీవల ప్రచురించబడింది ‘న్యూక్లియిక్ యాసిడ్స్ పరిశోధన’ఒక అంతర్జాతీయ మాలిక్యులర్ బయాలజీ మరియు బయోకెమిస్ట్రీ జర్నల్.

‘సింథటిక్ బయాలజీ’ అనేది సహజ మరియు సింథటిక్ జన్యు నియంత్రణ సాధనాలను ఉపయోగించడం ద్వారా జీవులకు కొత్త విధులను కేటాయించే పరిశోధనా రంగం. సింథటిక్ జీవశాస్త్రం ద్వారా రూపొందించబడిన జీవులను వ్యాధి చికిత్స, ప్లాస్టిక్-అధోకరణం చేసే సూక్ష్మజీవులు మరియు జీవ ఇంధన ఉత్పత్తితో సహా వివిధ రంగాలలో అన్వయించవచ్చు. ప్రత్యేకించి, కాంప్లెక్స్‌లను రూపొందించడానికి మరియు నిర్దిష్ట విధులను నిర్వహించడానికి బహుళ జన్యువులు సమన్వయంతో వ్యక్తీకరించబడిన ‘పాలిసిస్ట్రోనిక్ ఒపెరాన్’ వ్యవస్థ, పరిమిత వనరులతో ఎన్‌కోడింగ్ సామర్థ్యాన్ని పెంచడంలో కీలకమైనది.

అయినప్పటికీ, అధునాతన జన్యు సర్క్యూట్‌లను ఖచ్చితంగా రూపొందించడానికి, జీవ భాగాల మధ్య జోక్యాన్ని తప్పనిసరిగా తగ్గించాలి మరియు సమర్థవంతమైన జీన్ సర్క్యూట్ ఇంటిగ్రేషన్ కోసం ఎన్‌కోడింగ్ సాంద్రతను పెంచాలి. సింథటిక్ RNA-ఆధారిత అనువాద నియంత్రణ భాగాలు తరచుగా బహుళ జన్యువులను నియంత్రించడంలో పరిమితులను ఎదుర్కొంటాయి మరియు ప్రోటీన్ అనువాద ప్రక్రియలో జోక్యం కారణంగా సర్క్యూట్ కార్యాచరణలో అధిక ఖచ్చితత్వాన్ని సాధించాయి.

ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి, ప్రొఫెసర్ కిమ్ బృందం ‘ట్రాన్స్‌లేషనల్ కప్లింగ్’పై దృష్టి సారించింది, ఇది బహుళ జన్యువులను నియంత్రించే ఒపెరాన్‌లలో సాధారణంగా కనిపించే సహజ జన్యు నియంత్రణ విధానం, ఇక్కడ అప్‌స్ట్రీమ్ జన్యువుల అనువాదం దిగువ జన్యువుల అనువాద సామర్థ్యాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. ఈ పరిశోధన ద్వారా, బృందం ఈ యంత్రాంగాన్ని అనుకరించే ‘SynTCE’ని రూపొందించింది మరియు మరింత సమర్థవంతమైన జన్యు సర్క్యూట్‌లను రూపొందించడానికి సింథటిక్ బయోలాజికల్ ఆర్‌ఎన్‌ఏ పరికరాలతో విజయవంతంగా అనుసంధానం చేసింది.

బృందం గతంలో నివేదించిన RNA కంప్యూటింగ్ సిస్టమ్‌లో SynTCE ఆర్కిటెక్చర్‌ను ఏకీకృతం చేయడం ద్వారా, దిగువ జన్యువులకు ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్‌లను ఖచ్చితంగా ప్రసారం చేయడానికి SynTCEని ఉపయోగించడం ద్వారా జన్యు సర్క్యూట్‌ల ఇంటిగ్రేషన్ సాంద్రత బాగా మెరుగుపడుతుంది, అపూర్వమైన సామర్థ్యం కలిగిన సిస్టమ్‌లను ఏకకాలంలో మరియు అవుట్‌పుట్ నియంత్రణలో మల్టిపుల్ ఇన్‌పుట్ కంట్రోల్‌లో ఎనేబుల్ చేస్తుంది. ఒకే RNA అణువు.

ముఖ్యంగా, ప్రోటీన్ N-టెర్మినల్స్‌ను ఖచ్చితంగా నియంత్రించడం ద్వారా మరియు ప్రోటీన్ అనువాదంలో జోక్యాన్ని తొలగించడం ద్వారా, SynTCEని ‘బయోలాజికల్ కంటైన్‌మెంట్’లో అన్వయించవచ్చు^‘ లక్ష్యంగా ఉన్న కణాలను ఎంపిక చేసి తొలగించే సాంకేతికత మరియు ప్రోగ్రామ్ చేయబడిన సెల్యులార్ స్థానాలకు ప్రొటీన్‌లను నిర్దేశిస్తుంది. ఈ సాంకేతికత ఖచ్చితమైన క్రియాత్మక నియంత్రణను అభివృద్ధి చేస్తుందని మరియు కణాలలో కావలసిన జీవసంబంధ కార్యకలాపాలను సులభతరం చేస్తుందని భావిస్తున్నారు.

ప్రొఫెసర్ జోంగ్‌మిన్ కిమ్, “ఈ పరిశోధన అధునాతన మరియు ఖచ్చితమైన జన్యు సర్క్యూట్ డిజైన్‌ను ప్రారంభించడంలో గణనీయమైన పురోగతిని సూచిస్తుంది,” “ఈ కొత్త డిజైన్ అనుకూలీకరించిన సెల్ థెరప్యూటిక్స్, బయోరిమిడియేషన్ కోసం సూక్ష్మజీవులు మరియు జీవ ఇంధన ఉత్పత్తి వంటి వివిధ రంగాలలో వర్తించబడుతుంది” అని ఆశాభావం వ్యక్తం చేశారు.

ఈ పరిశోధనకు ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ ప్లానింగ్ అండ్ ఎవాల్యుయేషన్ ఫర్ టెక్నాలజీ ఇన్ ఫుడ్, అగ్రికల్చర్ అండ్ ఫారెస్ట్రీ, నేషనల్ రీసెర్చ్ ఫౌండేషన్ ఆఫ్ కొరియా, జియోంగ్‌సాంగ్‌బుక్-డో మరియు పోహాంగ్ సిటీ యొక్క సింథటిక్ బయాలజీ ఫండింగ్, కొరియా హెల్త్ ఇండస్ట్రీ డెవలప్‌మెంట్ ఇన్స్టిట్యూట్ యొక్క కొరియా హెల్త్ టెక్నాలజీ R&D ప్రాజెక్ట్ వంటి వివిధ సంస్థలు మద్దతు ఇచ్చాయి. , జియోంగ్‌బుక్ టెక్నో పార్క్ మద్దతు ప్రాజెక్ట్, విద్యా మంత్రిత్వ శాఖ యొక్క 4వ BK21 మద్దతు ప్రాజెక్ట్, కొరియా బేసిక్ సైన్స్ ఇన్స్టిట్యూట్ ప్రాజెక్ట్, మరియు లీడర్స్ ఇన్ ఇండస్ట్రీ-యూనివర్శిటీ కోఆపరేషన్ 3.0 (LINC 3.0).