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Os pesquisadores de UCI aceleram e simplificam a técnica dirigida da tecnologia biológica da evolução

Em um processo conhecido como a evolução dirigida, os cientistas reengineer biomoléculas para encontrar que executam funções novas benéficas. O campo está revolucionando a revelação da droga, a engenharia química e as outras aplicações, mas realizar sua promessa envolve o trabalho de laboratório cuidadoso e demorado.

Em um estudo publicado hoje na pilha do jornal, os pesquisadores do University of California, Irvine relataram que aceleraram e a evolução dirigida simplificada tendo pilhas vivas faz a maioria do levantamento pesado. Introduzindo um sistema especialmente projetado da réplica do ADN no fermento, os cientistas podiam persuadir genes selecionados para transformar-se e evoluir a ràpida e estàvel porque as pilhas de fermento do anfitrião reproduziram.

“Por taxas altas móveis de diversificação em pilhas em uma maneira visada, nós podemos crescer e para exercer pressão sobre aquelas pilhas para evoluir em algo novo de alguns genes da nossa escolha,” disse primeiro Arjun Ravikumar autor, que ganhou seu Ph.D. na engenharia biomedicável em UCI no início deste mês. “Nosso trabalho reduziu a evolução para ser um processo extremamente rápido, directo e evolutivo.”

Previamente, para que os cientistas seleccionem biomoléculas para ver se uma função desejada foi conseguida, as necessários para construir uma biblioteca do ADN em um tubo de ensaio e em uma inserção que ADN nas pilhas, um processo laborioso e difícil. A equipe de UCI eliminou esta etapa inteiramente em sua aproximação nova, deixando a maquinaria interna da pilha faz todo o trabalho.

De acordo com Chang superior Liu autor, o professor adjunto de UCI da engenharia biomedicável, ao usar a evolução dirigida para criar uma enzima ou uma proteína melhor - o trabalho que ganhem o prémio nobel na química este ano - o número de ciclos evolucionários torna-se muito importante, porque cada um pode ser visto como uma etapa para uma função nova ou melhorada. “Mas se cada ciclo exige a biologia molecular do ADN do tubo de ensaio repetido que processa, você pode somente razoavelmente atravessar algumas iterações,” disse.

“Ao contrário, ciclos de corridas naturais da evolução continuamente, essencialmente por pilhas de cultivo ao longo do tempo em um ambiente que as exerça pressão sobre para desenvolver alguma função nova; o problema de um ponto de vista biomolecular da engenharia é que o processo é muito lento,” Liu adicionou. “Nós figuramos para fora uma arquitetura genética que permitisse que a evolução biomolecular seja muito rapidamente.”

Além do que a pressa e a simplificação da evolução dirigida, Liu disse esta técnica nova pode permitir que os cientistas executem tipos adicionais de experiências que tiveram a dificuldade fazer no passado. Por exemplo, em seu estudo, os pesquisadores de UCI descritos como evoluíram uma enzima em 90 experiências replicate a fim figurar para fora todas as maneiras lhe poderiam adaptar-se a uma determinada condição - neste caso como um alvo malárico poderia desenvolver a resistência a uma determinada droga.

“Há muitas maneiras de resolver um desafio evolucionário particular tal como a resistência de droga, assim que a capacidade para executar experiências da evolução na escala que nós temos permite que nós capturem e compreendam mais daquelas possibilidades, dando nos terapêutica introspecções relevantes em como a resistência elevara,” Liu disse.

O trabalho futuro centrar-se-á sobre conseguir a plataforma nova evoluir continuamente anticorpos doença-de combate e enzimas valiosas para a síntese da droga, adicionou.

“Em vez de ter que injectar um antígeno em um animal a fim isolar um anticorpo, imaginam que apenas o pôr em uma cultura de pilhas de fermento e o ter saem como um anticorpo específico,” disse. “Que poderia revolucionar como estes e outras drogas da proteína são descobertas e desenvolvidas.”

Frances que Arnold - professor de Linus Pauling da engenharia química, da tecnologia biológica & da bioquímica no Instituto de Tecnologia de Califórnia, que ganhou o prémio nobel 2018 na química para ela que abre caminho contribuições no campo - disse, “dirigiu a evolução é uma maneira poderosa de construir proteínas novas, mas pode certamente tirar proveito das inovações tecnológicas. A técnica que o professor Liu e o Dr. Ravikumar desenvolveram estimulará novas aplicações e as avenidas novas da investigação que continuarão a expandir nossa capacidade para compr o ADN novo.”