జీవించని భాగాల నుండి జీవన కణాలను సృష్టించే దీర్ఘకాలిక లక్ష్యంతో, సింథటిక్ జీవశాస్త్ర రంగంలో శాస్త్రవేత్తలు RNA ఓరిగామితో కలిసి పనిచేస్తారు. ఈ సాధనం సహజమైన RNA బయోమోలిక్యూల్ యొక్క మల్టీఫంక్షనాలిటీని కొత్త బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లను మడవటానికి ఉపయోగిస్తుంది, ఇది ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ నిరుపయోగంగా మారుతుంది. కృత్రిమ కణాన్ని అనుసరిస్తూ, హైడెల్బర్గ్ విశ్వవిద్యాలయం యొక్క సెంటర్ ఫర్ మాలిక్యులర్ బయాలజీలో ప్రొఫెసర్ డాక్టర్ కెర్స్టిన్ గోప్ఫ్రిచ్ నేతృత్వంలోని పరిశోధనా బృందం కీలకమైన అడ్డంకిని తొలగించింది. కొత్త RNA ఓరిగామి టెక్నిక్‌ను ఉపయోగించి, వారు సైటోస్కెలిటన్ లాంటి నిర్మాణాలలో మడవగల నానోట్యూబ్‌లను ఉత్పత్తి చేయడంలో విజయం సాధించారు. సైటోస్కెలిటన్ కణాలలో ఒక ముఖ్యమైన నిర్మాణ భాగం, ఇది వాటికి స్థిరత్వం, ఆకారం మరియు చైతన్యాన్ని ఇస్తుంది. పరిశోధన పనులు మరింత సంక్లిష్టమైన RNA యంత్రాలకు సంభావ్య ఆధారాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.
సింథటిక్ కణాలను నిర్మించడంలో ఒక ప్రధాన సవాలు ప్రోటీన్లను తయారు చేయడం, ఇవి జీవిలో దాదాపు అన్ని జీవ ప్రక్రియలకు కారణమవుతాయి మరియు తద్వారా జీవితాన్ని మొదటి స్థానంలో సాధ్యం చేస్తుంది. సహజ కణాల కోసం, పరమాణు జీవశాస్త్రం యొక్క సెంట్రల్ డాగ్మా అని పిలవబడేది కణంలోని ట్రాన్స్క్రిప్షన్ మరియు జన్యు సమాచారం యొక్క ట్రాన్స్క్రిప్షన్ మరియు అనువాదం ద్వారా ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ ఎలా సంభవిస్తుందో వివరిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియలో, DNA RNA లోకి లిప్యంతరీకరించబడుతుంది మరియు తరువాత ఫంక్షనల్ ప్రోటీన్లలోకి అనువదించబడుతుంది, తరువాత వాటి సరైన నిర్మాణాన్ని సాధించడానికి మడతలోకి వస్తుంది, ఇది సరైన పనితీరుకు కీలకం. “ఈ సంక్లిష్ట ప్రక్రియలో మాత్రమే 150 కి పైగా జన్యువులు ఉన్నాయి” అని ప్రొఫెసర్ గోప్ఫ్రిచ్ వివరించాడు, ఆమె బృందంతో పాటు, “బయోఫిజికల్ ఇంజనీరింగ్ ఆఫ్ లైఫ్”, సెంటర్ ఫర్ మాలిక్యులర్ బయాలజీ ఆఫ్ హైడెల్బర్గ్ విశ్వవిద్యాలయం (ZMBH) లో పరిశోధనలు నిర్వహిస్తుంది.
ప్రొఫెసర్ గోప్ఫ్రిచ్ యొక్క పని సింథటిక్ కణాలను ఎలా సృష్టించవచ్చనే ప్రశ్నతో ప్రారంభమవుతుంది, ఇది ప్రోటీన్ సంశ్లేషణను దాటవేస్తుంది, ఇది జీవన కణాలలో అవసరం. ఆమె RNA ఓరిగామి యొక్క సాంకేతికతను ఉపయోగిస్తుంది, ఇది జన్యు సమాచారం-సెల్ నిర్మాణానికి బ్లూప్రింట్, ఉదాహరణకు-స్వీయ-మడత RNA ను ఉపయోగించి మాత్రమే అనువదించబడుతుంది. మొదట, DNA క్రమం కంప్యూటర్-సహాయక ప్రక్రియలో రూపొందించబడింది. ఇది మడత తర్వాత RNA తీసుకోవలసిన ఆకారం కోసం సంకేతాలు ఇస్తుంది. కావలసిన నిర్మాణాన్ని అంచనా వేయడానికి, తగిన RNA మూలాంశాలను ఎంచుకోవాలి మరియు జన్యు మూసగా అనువదించాలి, చివరికి ఇది ఒక కృత్రిమ జన్యువుగా సంశ్లేషణ చేయబడుతుంది. అది కలిగి ఉన్న బ్లూప్రింట్‌ను అమలు చేయడానికి, RNA పాలిమరేస్ ఉపయోగించబడుతుంది. ఎంజైమ్ టెంప్లేట్‌లో నిల్వ చేసిన సమాచారాన్ని చదువుతుంది మరియు సంబంధిత RNA భాగాన్ని చేస్తుంది. అల్గోరిథంలు ప్రత్యేకంగా అభివృద్ధి చెందిన మడత సరిగ్గా సంభవిస్తుందని నిర్ధారిస్తుంది.
RNA ఓరిగామి సహాయంతో, హైడెల్బర్గ్ సింథటిక్ జీవశాస్త్రవేత్త మరియు ఆమె బృందం సింథటిక్ కణాల యొక్క ముఖ్యమైన నిర్మాణ భాగాన్ని సృష్టించడంలో విజయవంతమైంది – ఒక కృత్రిమ సైటోస్కెలిటన్. RNA మైక్రోట్యూబ్‌లు, కొన్ని మైక్రాన్ల పొడవు, సహజ కణ నిర్మాణాన్ని పోలి ఉండే నెట్‌వర్క్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. ప్రొఫెసర్ గోప్ఫ్రిచ్ ప్రకారం, నానోట్యూబ్స్ సింథటిక్ కణాలను నిర్మించటానికి మరొక అడుగు. పరిశోధకులు RNA ఓరిగామిని లిపిడ్ వెసికిల్‌లో పరీక్షించారు, ఇది జీవశాస్త్రంలో విస్తృతంగా ఉపయోగించే సాధారణ సెల్ మోడల్ వ్యవస్థ. RNA ఆప్టామెర్లు అని పిలవబడే, కృత్రిమ సైటోస్కెలిటన్ కణ త్వచాలకు కట్టుబడి ఉంది. జన్యు మూసకు లక్ష్యంగా ఉన్న ఉత్పరివర్తనాల ద్వారా – DNA క్రమం – RNA అస్థిపంజరం యొక్క లక్షణాలను ప్రభావితం చేయడం కూడా సాధ్యమైంది.
“DNA ఓరిగామికి విరుద్ధంగా, RNA ఓరిగామి యొక్క ప్రయోజనం ఏమిటంటే సింథటిక్ కణాలు తమ బిల్డింగ్ బ్లాకులను స్వయంగా తయారు చేయగలవు” అని కెర్స్టిన్ గోప్ఫ్రిచ్ నొక్కిచెప్పారు. అటువంటి కణాల నిర్దేశిత పరిణామంపై ఇది కొత్త దృక్పథాలను తెరవగలదని ఆమె జతచేస్తుంది. దీర్ఘకాలిక పరిశోధన లక్ష్యం RNA- ఆధారిత సింథటిక్ కణాల కోసం పూర్తి పరమాణు యంత్రాలను సృష్టించడం.
ప్రస్తుత పరిశోధన యూరోపియన్ రీసెర్చ్ కౌన్సిల్ నుండి ప్రొఫెసర్ గోప్ఫ్రిచ్ కోసం ERC ప్రారంభ మంజూరులో భాగం. హ్యూమన్ ఫ్రాంటియర్ సైన్స్ ప్రోగ్రాం, ఫెడరల్ ఎడ్యుకేషన్ అండ్ రీసెర్చ్ మంత్రిత్వ శాఖ, బాడెన్-వుర్టెంబెర్గ్ సైన్స్ మంత్రిత్వ శాఖ జర్మన్ సమాఖ్య మరియు రాష్ట్ర ప్రభుత్వాల ఎక్సలెన్స్ స్ట్రాటజీ యొక్క చట్రంలో కూడా నిధులు సమకూర్చాయి. పరిశోధన ఫలితాలు పత్రికలో ప్రచురించబడ్డాయి ప్రకృతి నానోటెక్నాలజీ.
