الحياة تعتمد 4 أحرف للحمض النووي (DNA).. والعلماء ينجحون في تفعيل 8 منها

تعتمد جميع أشكال الحياة المعروفة على الأرض على نفس الأبجدية الوراثية المكونة من أربعة أحرف. وقد أظهر باحثون في جامعة كاليفورنيا بسان دييغو الآن أن أحد أهم الإنزيمات في علم الأحياء يمكنه قراءة ونسخ نسخة أكبر بكثير تحتوي على ثمانية أحرف وراثية بدقة.

يشير هذا الاكتشاف إلى أن الخلايا يمكنها استخدام آلياتها الجزيئية الموجودة للتعامل مع المعلومات الوراثية الاصطناعية. ويمثل ذلك خطوة مهمة نحو هدف طويل الأمد في البيولوجيا التركيبية: توسيع لغة الحمض النووي (DNA) إلى ما وراء الأحرف الأربعة الموجودة في الطبيعة. في المستقبل، يمكن لمثل هذه الأنظمة أن تساعد العلماء في هندسة آلات بيولوجية تؤدي وظائف جديدة أو تنتج مركبات غير موجودة بشكل طبيعي.

كيف تقرأ الخلايا أبجدية وراثية من ثمانية أحرف

ركز الباحثون على بوليميراز الحمض النووي الريبوزي (RNA polymerase)، وهو الإنزيم الذي يقرأ الحمض النووي (DNA) وينتج الحمض النووي الريبوزي (RNA) -- وهي الخطوة الأولى في التعبير الجيني. لمعرفة كيفية تعامل الإنزيم مع المعلومات الوراثية الاصطناعية، جمع الفريق بين التجارب الكيميائية الحيوية والمجهر الإلكتروني فائق الدقة بالتبريد القادر على الكشف عن الهياكل بمقاييس أصغر من عرض ذرة واحدة.

التقط الباحثون صورًا هيكلية مفصلة لبوليميراز الحمض النووي الريبوزي من بكتيريا الإشريكية القولونية (E. coli) بينما كان يتعرف ويدمج زوجين أساسيين اصطناعيين. لا توجد هذه الأحرف الوراثية الاصطناعية في الطبيعة.

أظهرت الصور أن بوليميراز الحمض النووي الريبوزي يحدد أحرف الحمض النووي الاصطناعية باستخدام العديد من نفس الإشارات الكيميائية الحيوية والهيكلية التي يعتمد عليها للتعرف على أزواج القواعد الطبيعية. ويساعد هذا الاكتشاف في تفسير سبب قدرة الإنزيم على نسخ المعلومات المكتوبة باستخدام أبجدية وراثية موسعة بدقة.

في دراسة ذات صلة نُشرت في دورية PNAS، وجد نفس الفريق البحثي أن بوليميراز الحمض النووي الريبوزي يمكنه أيضًا التعرف على زوج آخر من أزواج القواعد الاصطناعية على الرغم من افتقارها للروابط الهيدروجينية التي تساعد عادة في تماسك أزواج قواعد الحمض النووي معًا.

الحمض النووي الاصطناعي يمكن أن يتيح تقنيات جديدة

تمتد التطبيقات المحتملة إلى ما هو أبعد من فهم كيفية عمل الحمض النووي (DNA). وقد استخدمت الأبحاث السابقة بالفعل أبجديات وراثية موسعة لإنشاء جزيئات حمض نووي اصطناعية قادرة على التعرف على خلايا سرطان الكبد.

من خلال إظهار التفاصيل الجزيئية لكيفية قراءة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي ونسخه لأحرف الحمض النووي غير الطبيعية، يوفر البحث الجديد أساسًا مهمًا للتقنيات المبنية حول الرموز الوراثية الموسعة. تشمل التطبيقات المحتملة أدوات تشخيصية جديدة، وعلاجات، وأنظمة بيولوجية مصممة بقدرات لا تحدث بشكل طبيعي.

دراستان تستكشفان الرموز الوراثية الموسعة

نُشرت دراسة Nature Communications ("الأساس الهيكلي لنسخ أبجدية هاشيموجي ذات الثمانية أحرف بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي E. coli")، بقيادة الدكتور دونغ وانغ (Dong Wang)، الأستاذ في كلية سكاجز للصيدلة والعلوم الصيدلانية بجامعة كاليفورنيا بسان دييغو، في 2 سبتمبر 2026 في دورية Nature Communications.

كما قاد وانغ دراسة PNAS ("زوج القاعدة غير الطبيعي الكاره للماء يعزز إغلاق الحلقة المحفزة والتحفيز في بوليميراز الحمض النووي الريبوزي الخلوي بشكل مستقل عن الترابط الهيدروجيني")، التي نُشرت في 12 أغسطس 2026.

• مواضيع ذات صلة: النباتات والحيوانات، التكنولوجيا الحيوية والهندسة الحيوية

المواد مقدمة من جامعة كاليفورنيا - سان دييغو. كتبتها في الأصل ليزيلدا لوبيز (Lizelda Lopez). ملاحظة: قد يتم تحرير المحتوى من حيث الأسلوب والطول.

• تشينغ رونغ لي (Qingrong Li)، هيو جونغ كيم (Hyo-Joong Kim)، يان ليو (Yan Liu)، جونتايك أوه (Juntaek Oh)، بيني هو (Peini Hou)، شويتشي هوشيكا (Shuichi Hoshika)، غريغور بينتيلي (Grigore Pintilie)، سريرام آير (Sriram Aiyer)، جيني تشونغ (Jenny Chong)، ديمتري ليومكيس (Dmitry Lyumkis)، ستيفن أ. بينر (Steven A. Benner)، دونغ وانغ (Dong Wang). الأساس الهيكلي لنسخ أبجدية هاشيموجي ذات الثمانية أحرف بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي E. coli. دورية Nature Communications، 2026؛ 17 (1) DOI: 10.1038/s41467-026-76668-0

• تشينغ رونغ لي (Qingrong Li)، بيني هو (Peini Hou)، ميتشيكو كيموتو (Michiko Kimoto)، جونتايك أوه (Juntaek Oh)، يان ليو (Yan Liu)، هوي بن تان (Hui Pen Tan)، جيني تشونغ (Jenny Chong)، إيشيرو هيراو (Ichiro Hirao)، دونغ وانغ (Dong Wang). زوج القاعدة غير الطبيعي الكاره للماء يعزز إغلاق الحلقة المحفزة والتحفيز في بوليميراز الحمض النووي الريبوزي الخلوي بشكل مستقل عن الترابط الهيدروجيني. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، 2026؛ 123 (33) DOI: 10.1073/pnas.2607774123

الطماطم تحتوي على مكون غير مرئي ذو تأثيرات مدهشة على صحة الكبد

العلماء يكتشفون خلايا خفية تساعد سرطان الرئة على التهرب من الجهاز المناعي

أول نظام تبريد يعمل بالحرارة في العالم يحول الحرارة المهدرة إلى برودة

القارة القطبية الجنوبية اكتسبت رقمًا قياسيًا بلغ 695 مليار طن من الجليد في عامين فقط

• لغز سمكة قرش بونيت هيد يزداد غموضاً

• سر المأكولات البحرية لتباطؤ الشيخوخة

• الجفاف الشديد ينتشر في جميع أنحاء بورتوريكو

• معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يحول البكتيريا إلى ترانزستورات حية

• التنفس البطيء قد يؤدي إلى خيارات أكثر جرأة

• مكمل الدماغ مرتبط بقصر العمر

• حرائق أراضي الخث تغمق سماء إندونيسيا

• العلماء يضاعفون أبجدية الحمض النووي (DNA)

• المجرات الراديوية المحتضرة تتلاشى بسرعة

• إشارة غامضة قد تكون المادة المظلمة

ابقَ على اطلاع مع النشرة الإخبارية المجانية لـ ScienceDaily عبر البريد الإلكتروني، والتي يتم تحديثها يوميًا وأسبوعيًا. أو شاهد العديد من خلاصات الأخبار لدينا في قارئ RSS الخاص بك:

ابقَ على اطلاع بأحدث الأخبار من ScienceDaily عبر الشبكات الاجتماعية:

أخبرنا برأيك في ScienceDaily -- نرحب بالتعليقات الإيجابية والسلبية على حد سواء. هل لديك أي مشاكل في استخدام الموقع؟ أسئلة؟