اصلاح تاشدگی پروتئین باکتریایی

محققان مکانیسمی از پروتئین گیاهی را در باکتری ها قرار دادند تا به پیشرفت 50 سال تلاش دانشمندان کمک کنند.

تیمی از دانشگاه ملی استرالیا (ANU) با افزودن چندین جزء از کلروپلاست گیاهان، خواص تاشدگی پروتئین باکتری ها را اصلاح کردند. این دستاورد محققان را قادر می سازد تا پروتئین های کلروپلاست را با جزئیات بیشتری بررسی کنند و راه حل هایی برای بهبود عملکرد سریع تر آن ها بیابند، هدفی که 50 سال از تلاش برای دستیابی به آن می گذرد.

این کار با هدف درک و بهبود Rubisco، پروتئین موجود در کلروپلاست های گیاهی که شروع کننده تثبیت دی اکسید کربن اتمسفر در قندها در طول فرآیند فتوسنتز است، انجام شد. برخلاف بسیاری از پروتئین های دیگر در فتوسنتز، روبیسکو کند است و برای عملکرد صحیح به تعدادی چاپرون نیاز دارد. تحقیقات در چند دهه اکثر این همکاران را شناسایی کرده است. این برای دانشمندان قابلیت های جدیدی را برای مطالعه و سرعت بخشیدن به گیاه روبیسکو در اشریشیا کلی، که معمولاً به عنوان E. coli شناخته می شود باکتری موجود در محیط، غذاها و روده های انسان و میزبانی که اغلب در علم برای مطالعه سریع تر پروتئین ها استفاده می شود، فراهم می کند. در مقاله جدیدی که در مجله گیاه شناسی تجربی منتشر شد، تیم ANU کاربرد یک ابزار قوی، ژنتیکی مدولار، E. coli را نشان داد. این کار بر اساس یک ابزار بیان قابل مقایسه است که در آزمایشگاه Manajit Hayer-Hartl توسعه یافته است تا سیستم جدیدی را ارائه دهد که مناسب تر برای بهبود کارایی روبیسکو باشد.

ویتنی، استاد دانشکده زیست شناسی دانشگاه ANU، می گوید: تجمع این استراتژی جدید مهندسی زیستی باکتریایی و مقایسه کارایی آن نسبت به کلروپلاست های طبیعی یک چالش طولانی مدت بود. خوشبختانه، این فناوری جدید اکنون نتایج آزمایشی بی سابقه ای را در اختیار ما قرار می دهد، ماه هایی که به دلیل روش آزمایش سنتی آهسته و پرهزینه ما با استفاده از تراریخته های گیاهی طول می کشید حالا کوتاهتر شده.

در حالی که این سیستم جدید مهندسی زیستی E. coli Rubisco به ترفندهای طراحی اضافی برای سازگاری با محصولات مختلف نیاز دارد، ویتنی مطمئن است که تحقیقات آنها نقطه عطفی حیاتی در توانایی تنظیم فعالیت روبیسکو ایجاد می کند.

ویتنی بیان می کند: ما اکنون می توانیم از ابزار بهینه سازی پروتئین Directed Evolution، ابزاری که قبلاً برای افزایش سرعت تثبیت CO2 در تعدادی از اشکال مختلف غیر گیاهی استفاده کرده ایم، برای کاشت روبیسکو استفاده کنیم. هنگامی که این کار را انجام دادیم، می توانیم تغییرات مورد نظر را برای سرعت بخشیدن به روبیسکو در محصولات با ویرایش ژن معرفی کنیم. سپس مزایای عملکرد فتوسنتزی و تأثیر آن بر رشد و عملکرد گیاه را مشاهده خواهیم کرد.