باکتری های مشابه ، اجتماعات متمایز !

Houston،TX(US)،آگوست2019_دانشمندان دانشگاه Rice نوع جدیدی از فرآیند تمایز در باکتری ها را با الهام از یک روند طبیعی در سلول های بنیادی طراحی کردند .

آن ها یک چرخه ژنتیکی ایجاد کرده اند که در تکثیر باکتری قادر به تولید سلول های اشریشیاکلای که از نظر ژنتیکی متمایز هستند میباشند . با کنترل این فرایند ، می توان اجتماعات متنوعی از میکروب ها ایجاد کرد که رفتارهای پیچیده و غیر معمول نشان می دهند.

دکتر زیست شناسی سنتز و دکترSara Molinari ، در این پروژه نشان دادند چگونه با دستکاری کد ژنتیکی پلاسمیدها _DNA حلقوی معلق در سلول_می توان تمایز در باکتری ها را ایجاد کرد.

سلول های بنیادی توانایی قابل توجهی در تقسیم نامتقارن دارند . دکترBennett بیان کرد : ” پس از تقسیم، سلول های بنیادی به همان حالت باقی می مانند اما سلول های دختر جدید ، یک فنوتیپ کاملا جدید دارند . این تقسیم سلولی نامتقارن است و ارگانیسم های چندسلولی ازآن برای کنترل آرایش سلولیشان استفاده می کنند . ”

من به عنوان یک زیست شناس سنتز ، درمورد ایجاد و کنترل انواع سلول های تمایز یافته در جمعیت چندسلولی بسیار فکر می کنم . وی افزود : ” اینجا ما دانسته خود را درمورد سلول های بنیادی دریافت کرده ایم و وسیله ای برای طراحی پروسه آن در باکتری ها مهندسی کرده ایم.
محققان گزارش پیشرفتی دادند که در Nature Chemical Biology آن را جداسازی نامتقارن پلاسمید نامیدند(APP).

دکترMolinariابتدا کشف کرد که چگونه پلاسمیدها در اشریشیاکلای مجبور می شوند تا در یک دسته واحد جمع شوند . بنابراین در طی تقسیم سلولی به صورت همگن توزیع نمی شوند بلکه فقط توسط یکی از دو سلول دختر به ارث می رسند . سلول دختر با پلاسمید با سلول مادر یکسان است ، درحالی که سلول های هم‌نیا به دلیل اینکه اطلاعات ژنتیکی موجود در پلاسمیدها را از دست می دهنداز نظر ژنتیکی متمایز می شوند.

.
او سپس چرخه مصنوعی را گسترش داد تاجداسازی همزمان نامتقارن دو گونه پلاسمید را در یک سلول واحد ایجاد کند و در نتیجه 4اشریشیاکلای از نظر ژنتیکی متمایزشود . برخی ازسلول‌ها دارای حرکت هستند که درآن برنامه ریزی شده است. آن هابه معنای واقعی کلمه می توانند چرخه خود راطی کنند و به شکل گیری الگوهای نهایی کلنی کمک کنند.

دکترMolinariکه اخیرا دکتری خود را ازRiceگرفته است می گوید : ” هنگام شروع ،به فکرساختن موادی بودیم که بتوانند محیط را حس کنند و خود را با آن وفق دهند . ما فکر کردیم اگر بتوانیم ازاین ویژگی بافت های مرتب بیشتری تقلید کنیم ، استحکام کلنی های خود و توانایی آن ها را در انجام وظایفشان افزایش می دهیم . این چالش برای مهندسی جمعیت باکتری ها بود که هر وقت لازم باشد به چیز دیگری تبدیل شوند.

دکترMolinariوهمکارانش در اولین تلاششان با باکتری اشریشیاکلای به نتایج سودمند زیادی دست یافتند . هیچ روش متعارفی برای مهندسی تقسیم سلولی نامتقارن وجود نداشت. او گفت این یک ایده دیوانه کننده بود و اولین بار به طور جادویی کار کرد .

اماچیزی وجودداشت که نتوانستیم درباره این سیستم بفهمیم.دکترMolinariمی گوید : ” دو سال طول کشید تا دریابم که وقتی این پروتئین را گرفتم و در پلاسمید گذاشتم،یک اشتباه کلونیگ مرتکب شدم.من در ابتدا به پروتئین به طورتصادفی 17اسیدآمینه اضافه کرده بودم واین باعث می شدکل سیستم کار کند. ”

او با آگاهی، پروتئین آبگریزی راکه در سلول خوشه می زند در حالی که به پلاسمیدهای هدف متصل می شوند، بهبود می بخشند و آن ها را در جای خود نگه می دارند .
دکترBennettخاطرنشان کرد: ” به اندازه فرآیند های طبیعی پلاسمید ها را وارد سلول میکند تا در هر سلول دختر در بعضی از ویژگی ها اطمینان حاصل کند و یا به صورت فعال سلولها پلتسمید راه به داخل میکشند تا از یکسان بودن آنها اطمینان حاصل کنند ؛ ما نشان داده ایم که میتوانیم این روند را به نتیجه برسانیم . ”

” APPمی تواند ارگانیسم های ساده رابه سیستم های پیچیده ای تبدیل کند که درک زندگی چندسلولی را تقویت می کند . ” وی افزود : ” ما در مهندسی باکتری ها بسیار خوب هستیم و سال هاست که این کار را می کینم . من فکر می کنم این زمینه به حدی تکامل یافته است که می توانیم با باکتری ها کارهای شگفت انگیزی انجام دهیم و این مسئله بسیار مورد توجه مردم قرار دارد . ”
وی گفت : ” این کشف جدید ما را به جلو پیش میبرد .”
سه مشخصه اصلی در زندگی چندسلولی وجوددارد . او می گوید : ” یکی تمایز است که در نتیجه ی تقسیم سلولی نامتقارن است . دیگری ارتباط بین سلولی است که زیست شناسان سال ها سنتز آن را مهندسی کرده اند . و سوم چسبندگی سلول است ، سلول ها در جایی که قرار است بمانند باقی می مانند و به یکدیگر می چسبند . اگر بتوانیم همه ی آن مواد را با هم کنترل کنیم ، می توانیم درمورد مهندسی اشکال زندگی چندسلولی صحبت کنیم.
او بیان کرد:مطمئنا احساس می کنید این موضوع کمی شبیه داستان های علمی تخیلی است !!

https://stemcellsportal.com