మందులు మరియు ఇతర ఉపయోగకరమైన పదార్ధాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి జన్యువులను ఈస్ట్‌లో ప్రవేశపెట్టినప్పుడు, ఉత్పత్తిని విశ్వసనీయంగా ఆన్ లేదా ఆఫ్ చేయడం కూడా అవసరం. మైక్రోబయోలాజికల్ ఉత్పత్తిని సమర్థవంతంగా నియంత్రించడానికి అనువైన మార్గదర్శకాన్ని అందించే మూడు జన్యు నియంత్రణ రూపకల్పన సూత్రాలను కోబ్ విశ్వవిద్యాలయ బృందం కనుగొంది.
DNA అనేది జీవితం యొక్క బ్లూప్రింట్ అని చెప్పబడింది, ఇది మన కణాలకు తెలియజేస్తుంది ఏమి ఉత్పత్తి చేయడానికి. కానీ DNA ఆ కణాలకు చెప్పే స్విచ్‌లను కూడా కలిగి ఉంటుంది ఎప్పుడు ఏదైనా ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు అది ఎంత. అందువల్ల, రసాయన ఉత్పత్తికి మందులు లేదా ముడి పదార్థాలు వంటి ఉపయోగకరమైన రసాయనాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి కొత్త జన్యువులను కణాలలోకి ప్రవేశపెట్టేటప్పుడు, జన్యు స్విచ్‌ను చేర్చడం కూడా అవసరం, ఇది “ప్రమోటర్” అని పిలువబడే DNA ముక్క, ఇది కణాలను ఉత్పత్తిని ప్రారంభించమని చెబుతుంది. అవసరం. కోబ్ యూనివర్శిటీ బయో ఇంజనీర్ టోమినాగా మసాహిరో ఇలా అన్నారు: “సమస్య ఏమిటంటే, ఈ ప్రమోటర్లు ఇతర జన్యుపరమైన అంశాలతో ఎలా సంకర్షణ చెందుతారో పరిశోధకులు లోతుగా అర్థం చేసుకోనంత వరకు ప్లగ్-అండ్-ప్లే పద్ధతిలో ఉపయోగించలేరు. నిజానికి, పరిశోధకులు కృత్రిమంగా ఉపయోగించే సందర్భాలు చాలా లేవు. ప్రమోటర్లు సెల్యులార్ ఉత్పత్తిని ఖచ్చితంగా నియంత్రించడానికి మరియు వారి పరిశోధన ప్రయోజనాన్ని సాధించడానికి.” కొన్నిసార్లు ఉత్పత్తి చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, కొన్నిసార్లు ఇది “లీకైనది”, అంటే అది ఇష్టానుసారంగా నిలిపివేయబడదు. బయో ఇంజినీరింగ్ ఈస్ట్‌కు ఇది ప్రత్యేకంగా వర్తిస్తుంది, ఇది బ్యాక్టీరియాతో పోలిస్తే దాని జన్యు నియంత్రణలో చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది. కానీ ఈ పెరిగిన సంక్లిష్టత అనేక ఉపయోగకరమైన రసాయనాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి దాని వినియోగాన్ని అనుమతిస్తుంది.
ఈస్ట్ కణాలను సవరించడంలో నిపుణులుగా, Tominaga మరియు ISHII Jun నేతృత్వంలోని బృందంలోని సహచరులు సమర్థవంతమైన ప్రమోటర్‌లను ఎలా రూపొందించాలో పని చేయడానికి ఒక క్రమబద్ధమైన విధానాన్ని తీసుకున్నారు. “ప్రోటోటైప్ ప్రమోటర్‌ను మెరుగుపరిచే మా ప్రక్రియను జాగ్రత్తగా వివరించడం ద్వారా, ఈ జన్యు వ్యవస్థలు మరింత విస్తృతంగా ఉపయోగించబడేలా అధిక-పనితీరు మరియు ఖచ్చితమైన నియంత్రణను ఎలా సాధించాలనే దాని కోసం మేము ‘యూజర్ మాన్యువల్’ని సిద్ధం చేయవచ్చనే ఆలోచనతో మేము వచ్చాము,” టోమినాగా వివరిస్తుంది.
ఇప్పుడు పత్రికలో ప్రచురించబడిన ఒక పేపర్‌లో నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్వారు ఈస్ట్ ప్రమోటర్ల కోసం మూడు డిజైన్ సూత్రాలను వివరిస్తారు. ముందుగా, పరిశోధకులకు ఉత్పత్తి యొక్క పెద్ద మొత్తంలో మాత్రమే కాకుండా, ఇష్టానుసారంగా ఉత్పత్తిని ఆన్ లేదా ఆఫ్ చేసే సామర్థ్యం కూడా అవసరమైతే, వారు ప్రమోటర్‌లో దీన్ని ఎనేబుల్ చేసే రెగ్యులేటరీ ఎలిమెంట్‌ల యొక్క బహుళ కాపీలను పరిచయం చేయాలి. ఇది లీకేజీని తగ్గిస్తుంది మరియు ఉత్పాదకతను పెంచుతుంది. రెండవది, ఉత్పాదకతను మరింత పెంచడానికి ప్రమోటర్ మూలకాల మధ్య దూరం వీలైనంత తక్కువగా ఉండాలి. మరియు మూడవది, ప్రమోటర్ లీక్‌నెస్‌ని మరింత తగ్గించడానికి దాని ముందు అదనపు DNAని చేర్చడం ద్వారా పరిసర DNA నుండి ఇన్సులేట్ చేయబడాలి. టోమినాగా ఇలా అంటాడు: “ప్రమోటర్ పనితీరును దాని చుట్టుపక్కల క్రమాన్ని సవరించడం ద్వారా 100 రెట్లు ఎక్కువ మెరుగుపరుచుకోవచ్చని మేము చూపించాము. శక్తివంతమైన ఈస్ట్ ప్రమోటర్లు కొన్ని పరిసరాలలో ఎందుకు పని చేస్తారు మరియు ఇతరులలో ఎందుకు పని చేయరు అనే సమస్యకు పరిష్కారాన్ని స్పష్టంగా ప్రతిపాదించిన మొదటి అధ్యయనం ఇది. .”
కోబ్ యూనివర్శిటీ బయో ఇంజనీర్లు “బయోలాజిక్స్” అని పిలవబడే రెండు ఔషధ పరంగా ఉపయోగకరమైన ప్రొటీన్ల ఉత్పత్తిని ప్రదర్శించడం ద్వారా తమ సిస్టమ్ యొక్క ఉపయోగాన్ని ప్రదర్శించారు. వారు ఈ రెండు జీవశాస్త్రాలను వేర్వేరు ఈస్ట్ జాతులలో మాత్రమే కాకుండా అదే జాతిలో మరియు ఏ సమయంలోనైనా ఏ జీవశాస్త్రం ఉత్పత్తి చేయబడుతుందో స్వతంత్రంగా నియంత్రించగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటారు. రెండోది ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే ఇది ఆసుపత్రులలో సంభావ్య అనువర్తనాలను కలిగి ఉంది, బృందం అధ్యయనంలో వివరించినట్లుగా: “సింగిల్ బయోలాజిక్స్ యొక్క సాంప్రదాయ కిణ్వ ప్రక్రియతో పాటు, ఒకే ఈస్ట్ స్ట్రెయిన్‌తో బహుళ బయోలాజిక్స్ యొక్క వేగవంతమైన మరియు ఒకే-డోస్ ఉత్పత్తి స్వచ్ఛత మరియు ఉత్పాదకత కంటే ఉత్పత్తి వేగం మరియు సౌలభ్యం అవసరమయ్యే అత్యవసర పరిస్థితులకు సంరక్షణ చాలా కీలకం.” వారు చికిత్సల ఉత్పత్తికి ఉపయోగపడే ఒక కరోనావైరస్ ప్రోటీన్ యొక్క అపఖ్యాతి పాలైన ఉత్పత్తిని కూడా సాధించారు, వారి డిజైన్ సూత్రాల యొక్క ఉపయోగం మరియు వశ్యత రెండింటినీ మరింత ప్రదర్శిస్తారు.
ఈ అధ్యయనం యొక్క చిక్కులపై టోమినాగా తన విస్తృత దృక్పథాన్ని వివరించాడు: “సింథటిక్ బయాలజీ జెనోమ్ సీక్వెన్స్‌లను తిరిగి వ్రాయడం ద్వారా కొత్త జీవ విధులను సృష్టించడాన్ని సమర్థిస్తుంది. అయితే వాస్తవం ఏమిటంటే, మా సవరణల ఫలితంగా ఊహించని మార్పుల వల్ల మనం తరచుగా గందరగోళానికి గురవుతాము. మా అధ్యయనం మొదటిదని మేము ఆశిస్తున్నాము. స్పష్టమైన ఉద్దేశాలతో జన్యువులోని ప్రతి ఒక్క ఆధారాన్ని రూపొందించే సామర్థ్యం వైపు అడుగులు వేయండి.”
ఈ పరిశోధనకు జపాన్ ఏజెన్సీ ఫర్ మెడికల్ రీసెర్చ్ అండ్ డెవలప్‌మెంట్ నిధులు సమకూర్చింది (గ్రాంట్స్ JP21ae0121002, JP21ae0121005, JP21ae0121006, JP21ae0121007, JP20ae0101055 మరియు JP20aegn సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ 01 JPMJCR21N2 మరియు JPMJGX23B4) మరియు జపాన్ సొసైటీ ఫర్ ది ప్రమోషన్ ఆఫ్ సైన్స్ (గ్రాంట్స్ JP23K26469, JP23H01776 మరియు JP18K14374). ఇది ఫార్మా ఫుడ్స్ ఇంటర్నేషనల్ కో. లిమిటెడ్ మరియు నేషనల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ హెల్త్ సైన్సెస్ పరిశోధకుల సహకారంతో నిర్వహించబడింది.
