طور علماء من جامعة بن غوريون خوارزمية تحدد التسلسل في الحمض النووي، والتي يمكن من خلالها تكرار المادة الوراثية في الخلية. ستمكن هذه الطريقة متعددة التخصصات من تصميم أدوية مبتكرة مخصصة في المستقبل
طور علماء من جامعة بن غوريون خوارزمية تحدد التسلسل في الحمض النووي، والتي يمكن من خلالها تكرار المادة الوراثية في الخلية. ستسمح هذه الطريقة متعددة التخصصات في المستقبل بتخطيط الأدوية الشخصية وفقًا للحاجة. ونشرت نتائج هذه الطريقة في المجلة بحوث الحمض النووي.
يتم تخزين رمز تعليمات التشغيل في كل خلية حية في مادتنا الوراثية، الحمض النووي. على غرار النص المكون من الحروف، التي تجتمع معًا لتكوين كلمات وجمل تخلق قصة ذات معنى، فإن التركيب الكيميائي للحمض النووي، الذي يحتوي على الحروف، يجعل من الممكن تخزين معلومات مشفرة لتعليمات التشغيل للخلية الحية. وفي الحقيقة فإن الحمض النووي هو مثال لنص بلغة غير بشرية مع تعليمات التشغيل الضرورية للحفاظ على وجود الحياة.
من المسلم به أن اللغة المشفرة في الحمض النووي ليست لغة بشرية، ولكنها تفي بالشروط الدلالية والنحوية بحيث يمكن لنا أيضًا استخدام الأدوات التي نستخدمها اليوم في تحليل النصوص في تحليل تسلسلات الحمض النووي المهمة من الناحية الكيميائية الحيوية داخل الخلية. بطريقة مشابهة للعثور على كلمات ذات سياق مماثل في نص طويل، أو العثور على مجموعة من الكلمات لها نفس الجذر، من الممكن العثور على تسلسلات ذات معنى في الحمض النووي. تتيح هذه البيانات فهمًا أعمق للعمليات الكيميائية الحيوية في الخلايا التي تعتمد على معنى تسلسل الحمض النووي.
تؤثر الخصائص الكامنة في تسلسل الحمض النووي على التفاعلات مع البروتينات. يتمتع الحمض النووي بالقدرة على استدعاء بروتين رئيسي (بريميز) لتكرار الشفرة الوراثية. من الممكن الارتباط المحدد للأولي بتسلسل معين بفضل خصائص الارتباطات في تسلسل الحمض النووي. تسمح هذه الميزات لتسلسلات التعريف الخاصة بالبروتين بأن يكون لها معنى دلالي ونحوي تمامًا مثل الكلمات ذات الجذر المشترك، وبالتالي تحديد الميزات المتشابهة.
ولغرض فهم لغة الحمض النووي، قام الباحثون في المختبر الكيميائي الحيوي الحسابي الدكتور باراك أكابوف من قسم الكيمياء في جامعة بن غوريون في النقب، خوارزمية تقوم بفك الشفرة في تسلسل الحمض النووي مثل اللغة البشرية، بل وتتنبأ بقدرة البروتين على أداء نشاط يمكن قياسه. تتعلم الخوارزمية مجموعة القواعد المشفرة في الحمض النووي والمهمة لربط البروتين.
كان الهدف من هذه الطريقة هو تحديد الخصائص المخفية في الحمض النووي، في البداية، تم تصنيف تسلسل الحمض النووي إلى مجموعات ذات سمات مشتركة تبين أنها مهمة للارتباط. على سبيل المثال، تم اكتشاف مجموعات تحتوي على علامات وخصائص وهياكل مشتركة تحدد قيمة ربط عالية للحمض النووي للأولي، وقيمة ربط منخفضة للأولي، وأيضًا مجموعة ذات قيم ربط مختلطة.
أتاحت الأفكار التي تم الحصول عليها بناء نموذج تنبؤ يأخذ في الاعتبار قيم الارتباط المقاسة لجميع التسلسلات. جعل هذا النموذج من الممكن تحديد قيم الارتباط بدقة لكل تسلسل DNA، بل وتم استخدامه لتصميم تسلسل جديد. ولم يكتف الباحثون باختبار جودة النموذج باستخدام عينة الاختبار، ولكنهم اختبروه تجريبيًا ووجدوا تطابقًا كاملاً بين نشاط الأولي وقيم الارتباط المتوقعة لتسلسلات الحمض النووي المختلفة.
سيمكن النموذج الحسابي المطور من تحديد نماذج التسلسل في الحمض النووي والتي تعتبر مهمة أيضًا في الآليات الأخرى في الخلية التي تعتمد على ارتباط محدد للبروتين بالحمض النووي (بما يتجاوز تكرار الحمض النووي). إن فهم ارتباط DNA المحدد بالبروتين سيجعل من الممكن التحكم في التعبير الجيني، على سبيل المثال عن طريق تنسيق البروتينات التي تتعرف على تسلسلات محددة وتجنيد آلية نسخ الجينات.
يوضح الدكتور باراك أكابوف: "لقد تمكنا من تطوير طريقة متعددة التخصصات جلبت معها مستويات عديدة من الابتكار". "بمساعدة الأداة التي طورناها، من الممكن التحكم في تفاعل محدد بين الحمض النووي والبروتين، لتحديد التسلسلات في الحمض النووي التي تعتبر مهمة للتكاثر الصحيح للمادة الوراثية قبل انقسام الخلية، وفي تقديري أنها سيكون من الممكن استخدام هذه الطريقة لتصميم أدوية مبتكرة في المستقبل حسب الحاجة."
ضمت المجموعة البحثية: دكتور دان فيلانتشيك من قسم هندسة أنظمة الاتصالات في جامعة بن غوريون في النقب، آدم سوفير، سارة إيسدورف، موريا يافارح، ستيفان إيليتش، والدكتور باراك أكابوف- جميعهم من قسم الكيمياء في جامعة بن غوريون في النقب.
تم دعم هذه الدراسة (رقم 1023/18) من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
