E. coli برای پیشرفت های ژنتیکی حیاتی است

آیا می دانستید که  E. coli برای پیشرفت های ژنتیکی حیاتی است؟

میکروارگانیسم اشریشیا کلی (E.coli) سابقه طولانی در صنعت بیوتکنولوژی دارد و جزء میکروارگانیسم‌های انتخابی برای اکثر آزمایش‌های شبیه سازی ژن به شمار می‌رود.

اشریشیا کلی دارای سویه‌های مختلفی است. یکی از این سویه‌‌ها (O157:H7) عفونی است و سبب ایجاد بیماری‌های خطرناکی در انسان می‌شود. اما سایر سویه‌‌های آن کاربرد گسترده‌ای در تحقیقات آزمایشگاهی دارند. در ادامه به بررسی مهم‌ترین دلایلی خواهیم پرداخت که نشان می‌دهد E. coli برای پیشرفت های ژنتیکی حیاتی است.

اهمیت  E. coli در آزمایشگاه

وقتی کلمه ” شبیه‌سازی” یا cloning را می‌شنوید، ممکن است به شبیه سازی کامل یک موجود زنده فکر کنید.

اما این واژه در آزمایشگاه به معنای ایجاد یک کپی ژنتیکی دقیق از یک ماده است. در زیست شناسی مولکولی، چیزی که اغلب شبیه سازی می‌شود یک ژن یا قطعه کوچکی از DNA است. این کپی های ژن می‌توانند در بسیاری از آزمایشات میکروب‌شناسی و یا توسعه دارو استفاده شوند.

اما انجام پروسه کلون سازی نیازمند داشتن یک میزبان (host) است. بخش از DNA که قصد کپی از آن را داریم، اغلب به درون یک باکتری یا قارچ وارد می‌شود. این باکتری یا قارچ را میزبان می‌نامند. سلول‌های میزبان، DNA ناقل را همراه با DNA خود کپی می‌‌کنند. به این ترتیب کپی‌های متعددی از DNA وارد شده ایجاد می‌شود.

باکتری E. coli رایج‌ترین میکروارگانیسم در شبیه‌سازی ژنتیکی در آزمایشگاه است. در ادامه به بررسی مهم‌ترین دلایلی خواهیم پرداخت که نشان می‌دهد E. coli برای پیشرفت های ژنتیکی حیاتی است.

۱. سادگی ژنتیکی

یکی از دلایل مهمی که نشان می‌دهد E. coli برای پیشرفت های ژنتیکی حیاتی است، سادگی ساختار ژنتیکی این باکتری است. سلول‌های E. coli تنها حدود ۴۴۰۰ ژن دارند. به‌طور کلی باکتری‌ها به دلیل اندازه ژنوم نسبتا کوچکشان در مقایسه با یوکاریوت‌ها ابزار مفیدتری برای تحقیقات ژنتیکی هستند.

همچنین، باکتری تمام زندگی خود را در حالت هاپلوئید زندگی می‌کند. به این معنا که دارای یک مجموعه از کروموزوم‌های جفت نشده است. در نتیجه، مجموعه‌‌ای از کروموزوم‌ها برای پوشاندن اثرات جهش‌ها در طول آزمایش‌های مهندسی پروتئین وجود ندارد و آزمایش‌ها راحت‌تر صورت می‌گیرد.

۲. نرخ رشد

باکتری‌ها معمولاً خیلی سریعتر از موجودات پیچیده‌تر رشد می‌کنند. E. coli تحت شرایط رشد معمولی با سرعت یک نسل در ۲۰ دقیقه رشد می‌کند.

به این ترتیب نتایج آزمایشات ژنتیکی به جای چند روز، ماه‌ها ویا سال‌ها، تنها در عرض چند ساعت آماده می‌شود.

۳. ایمنی

یکی دیگر از دلایل مهمی که نشان می‌دهد E. coli برای پیشرفت های ژنتیکی حیاتی است، ایمن بودن این میزبان برای تکثیر ژن ها است.

E. coli به طور طبیعی در مجرای روده انسان و حیوانات یافت می‌شود و به تامین مواد مغذی (مانند ویتامین‌های K و B12) برای میزبان خود کمک می‌کند. اگرچه برخی سویه‌های آن عفونی و بیماری‌زا هستند. اما بیشتر سویه‌های E. coliبرای انجام آزمایشات ژنتیکی ایمن هستند.

۴.  مطالعه آسان

ژنوم E. coli اولین ژنومی بود که به طور کامل توالی یابی شد (در سال ۱۹۹۷). در نتیجه، E. coli میکروارگانیسمی است که بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است. به همین دلیل این باکتری برای استفاده در آزمایش‌های ترکیبات مختلف مواد ژنتیکی، بسیار کاربردی است.

۵. سهولت کشت و نگهداری

E. coli در روده انسان به خوبی رشد می‌کند. به همین دلیل ایجاد دمای مطلوب برای رشد آن در آزمایشگاه نیز بسیار ساده است.

علاوه‌براین، باکتری اشیریشیا کلی می تواند به صورت هوازی و بی هوازی رشد کند.

E. coli برای پیشرفت های ژنتیکی حیاتی است

E. Coli یک ابزار فوق العاده برای مهندسان ژنتیک است. این باکتری پرکاربردترین میزبانی است که برای تولید آنزیم‌ها و سایر پروتئین‌ها با فناوری DNA نوترکیب استفاده می‌شود. E. coli به دلیل سادگی ژنتیکی، کشت راحت و سریع و ژنتیک شناخته شده یک ابزار مولکولی سازگار ارجح است.

با وجود تمام این مزایا، بیان و تولید آنزیم‌های نوترکیب همیشه موفق نبوده و اغلب منجر به ایجاد پروتئین‌های نامحلول و غیرعملکردی می‌شود. زیرا عوامل زیادی بر موفقیت شبیه سازی، بیان و تولید انبوه آنزیم‌ها توسط E.coli نوترکیب تأثیر می‌گذارد.

پس باید توجه داشته باشید که اگرچه باکتری E. Coli  برای ایجاد ترکیبات ژنتیکی، یک ابزار حیاتی است، اما کافی نیست. بلکه باید شرایط مختلفی را برای انجام چنین آزمایشاتی کنترل نمایید.

واژه نامه