هدایت شوی تکامل

هدایت شوی تکامل په پروتین تنظیم او طراحي کې کارېدونکې یوه تګلاره ده چې د طبیعي ټاکلو پروسه د دې لپاره نقل کوي، ترڅو پروتین یا نیوکلیک اسیدونه د کاروونکي له خوا ټاکل شوې موخې ته ورسوي. په دې کې د متجینیسیس بیاځلي دورو ته د جین تابع کول د ډولونو د ټولګې رامنځته کول، ټاکنه د دې ډولونو څرګندول او د خوښې فعالیت سره غړي جلا کول او پراخول راتلونکې دورې لپاره یوه بېلګه رامنځته کول ونډه لري. دا په ویوو په ژوندي موجوداتو کې یا په ویترو په حجرو کې یا په آزاد ډول محلول کې کې ترسره کېدای شي. هدایت شوی تکامل د دواړو هم د پروتین انجینرۍ لپاره د بدلیدونکو پروتینونو منطقي دیزاینولو بدیل په توګه او هم په کنترول شوي لابراتواري چاپېریال کې د تکاملي بنسټیزو اصولو د آزمایښتي تکامل څېړنو لپاره کارول کېږي. تاریخچه هدایت شوې تکامل په لسیزه کې د سپیګیل من مونستر په ازمایښت کې د مالیکولونو له تکامل څخه سرچینه اخلي. دا مفهوم تر ټاکلو فشارونو لاندې د باکتریاوو د تکامل له لارې، چې په جینوم کې یې د یوه واحد جین تکامل غوره کړی و،د پروتین تکامل ته غځول شوی ده. په لسیزه کې د فاژ ښودنې د باکتریا تخریب لومړنیو تخنیکونو یواځې یوه پروتین ته د اوښتونونو او ټاکلو په نښه کولو اجازه ورکړه. دې د پرمختللو نښلوونکو پروتینونو ټاکل په کار واچول، مګر لاهم د انزایمونو کتلیستی فعالیت د ټاکلو لپاره غوره نه وو. د انزایمونو بشپړوونکي مېتودونه په لسیزې کې پرمختګ وکړ، پراخ ساینسي لیدلوري ته یې تخنیک رامخته کړ. ياده څانګه د جین د تغییراتو ټولګې د جوړولو او د دوی د فعالیت د کتلو په برخه کې د نویو مېتودونو په رامنځته کېدو سره په ګړندیتوب پراختیا ومونده. د هدایت شوي تکامل مېتودونو پراختیا په کې فرانسیس آرنولډ د انزایمونو تکامل ، جورج سمیټ او ګریګوري وینتر ته د فیژ ښودنې لپاره، په کیمیا کې د نوبل جایزې په ورکولو سره و ویاړل شوه. اصول هدایت شوې تکامل په لابراتواري چاپېریال کې د طبیعي تکامل د دوران تقلید دی. د تکامل د پېښېدلو لپاره درې څيزونه اړین دي: د کاپی کوونکو ترمنځ توپی، دا چې بدلون د ټاکنې د عمل په سبب د وړتیایي توپیرونو لامل کېږي بله دا چې نوموړی بدلون ارثي دی. په کې، یو واحد جین د موتا جنیسیس تکاملي دورو، ټاکنې یا کتنې او پراخېدو سره رامنځته کېږي. د دې دورو پړاوونه، له یوې دورې څخه راتلونکي ته د تدریجي پرمختګونو ترلاسه کولو لپاره د نمونې په توګه د يوه غوره ډول په کارولو معمولاً تکرارېږي. د هدایت شوي تکامل په ازمایښت کې د بریا احتمال په مستقیمه توګه د ټولې ټولګې په کچې پورې اړه لري، داسې چې د لا ډیرو اوښتونکو ارزونې سره د خوښې وړ ځانګړتیاوو درلودونکي پیداکولو امکان ډېرېږي. د تنوع رامنځته کول د هدایت شوي تکامل دوران په ترسره کولو کې لومړی ګام د بدل شوو جینونو د يوې ټولګې نسل دی. د تصادفي تسلسل لپاره د تسلسل فضا خورا پراخه ده د امینو اسید پروتین لپاره ممکنه لړۍ او د وظیفوي پروتینونو په سبب خورا لږ نفوس لري. نه تجربي او نه طبیعي تکامل، کله هم د ډېرو لړیو نمونې اخیستنې ته نږدې کېدلای شي. د طبیعي تکامل د نمونې بدل شوي ترتیبونه د وظیفوي پروتین لړیو ته نږدې دي او دا په کې لا د مخه د یوه وظیفوي جین بدلولو سره نقل کېږي. ځینې محاسبې وړاندیز کوي، چې دا په بشپړ ډول د امکان وړ ده چې د ټولو عملي مثلا ًوظیفوي او ساختماني موخو لپاره، په ځمکه د ژوند د تکامل په لړ کې د پروتین د تسلسل ځای په بشپړ ډول سپړل شوی دی. پیل شوی جین د تصادفي نقطوي اوښتون د کیمیاوي میوتیجنونو یا غلطۍ پروون په واسطه او ننوتلو او حذفېدلو د ټرانسپوسنس په واسطه سره بدلېدلای شي. د جین بیا یوځای کیدل د څو لړیو معمولاً له ٪ څخه ډېر د لړیو تشخیص د ګډوډولو په واسطه تقلید کېدلای شي، ترڅو د ګډوډ شوي پلار یا مور جینونو ترمنځ د ترتیب ځای ساحو ته ورشي. په پای کې د جین ځانګړې سیمې د جوړښت او دندې پیژندنې پربنسټ د ډېر متمرکز چلند لپاره په سیستماتیک ډول تصادفي ترتیب کېدلای شي. د مېتود په پام کې نیولو سره، تولید شوې ټولګه به د دندییز وظیفوی ډولونو په تناسب چې په کې شامل دي، توپیر ولري. ان که یو ژوندی موجود د خوښې جین څرګندولو لپاره وکارول شي، یوازې د هغه جین له بدلولو سره د ژوندي موجود پاتې جینوم ورته پاتې کېږي او د تکامل ازمايښت لپاره له پامه غورځول کېدای شي د يو ثابت جینیتیکی چاپېریال چمتو کولو تر حد پورې. د وړتیایي توپیرونو پیدا کول ډېری اوښتونونه زیان رسوونکي دي او له همدې امله د اوښتل شوو ټولګه تر ډېره د لږ فعالیت لرونکي ډولونه لري. نو ځکه، د فعالیت اندازه کولو لپاره په لوړه کچه د يو آزمایښت تر سره کول حیاتي رول لري، ترڅو د ګټورو اوښتونونو سره نادره ډولونه ومومي، هغه چې د خوښې وړ ځانګړتیاوو ته پراختیا ورکوي. د دندییزو ډولونو جلا کولو لپاره د مېتود دوه اصلي وېشنې شته دي. د ټاکنو سیستمونه د جین پایښت لپاره په مستقیم ډول د پروتین دنده جوړوي، په داسې حال کې چې د کتنې سکرینینګ سیستمونه په يواځې توګه هر ډول تحلیل کوي او د يو ډول يا یو د خوښې وړ فعالیت د مختلفو ډولونو د نفوس ترتیب کولو لپاره د کمیتي حد ټاکلو اجازه ورکوي. دواړه ټاکنې او کتنه سکرینینګ په ژوندیو ژونکو یا حجرو په ویوو تکامل کې یا په مستقیم ډول په پروتین یا کې پرته له کومو ژونکو څخه په ویترو تکامل کې ترسره کېدای شي. د ویوو تکامل په ترڅ کې، هره ژونکه یا حجره معمولاً باکتریا یا خمیره د پلازمېد سره چې د ډولونو د ټولګې متفاوت غړی لري، بدلېږي. په دې توګه، یوازې د خوښې جین د ژونکو ترمنځ توپیر لري، نور ټول جینونه ورته ساتل کیږي. ژونکې پروتین په خپل سایتوپلازم او یا هم په هغه سطحه کې چېرې چې د هغه دنده ازمویل کېدای شي، څرګندوي. د دې بڼې غوره والی په ژونکییزحجروي چاپېریال کې د ځای ځایګی د ټاکلو له امله ده، دا چاره په ځانګړي توګه، هغه مهال چې اوښتل شوې پروتین او یا په ژوندیو اورګانیزمونو کې کارول کېږي، ګټوره ده. کله چې د ژونکو پرته ترسره کېږي، د ویټرو ټرانسکرپشن ژباړې کې ښکېل وي، ترڅو پروتین یا په آزاده بڼه په محلول او یا هم په جلا شوو مصنوعي مایکروډروپلټونو کې تولید کړي. دا مېتود په ټاکلو شرایطو کې د خورا متفاوت کېدو له ګټې څخه برخمن دی، کوم چې کولای شي بېلابېلې دندې پرمخ يوسي د بېلګي په توګه تودوخه، محلل او ژونکو ته زیان اړونکي او یا هم زهرجن پروتین څرګند کړي. سربیره پردې، په ویترو اوښتون کې ازمایښتونه کولای شي، خورا لویې ټولګې را منځته کړي تر پورې دا ځکه چې، د ټولګې ته ډېری وخت په ډېرې کمې کچې څخه پرته په ژونکو کې دننوتلو اړتیا نشته. ټاکنه په مفهومي توګه د نښلولو فعالیت لپاره ټاکنه اسانه ده. په نښه کړل شوی مالیکول په قوي ملاتړ سره غیر متحرک کېږي، د بیلابیلو پروتینونو ټولګه پرې اچول کېږي، کمزوري نښلوونکي له منځه وړل کېږي او پاتې نښلېدلي ډولونه د دوی د جینونو د جلا کولو لپاره رغول کېږي. په یوه غیر متحرک اشتراکي نهی کوونکي پورې د یوه انزایم نښلولو څخه د فعالو کتلستونو د جلاکولو په موخه هم ګټه پورته شوې ده. په هرحال، دا تګلاره یوازې د واحد کتلستی بدلون لپاره ټاکل کېږي او د سبسټریټ نښلولو یا هم ریښتیني سبسټریټ عکس العمل لپاره غوره بڼه نه ده. د انزایم فعالیت د حیاتی میتابولیت ترکیبولو او یا هم د زهرو په له منځه وړلو سره د ژونکې د پایښت لپاره اړین کېدای شي، نو د ژونکو پایښت د انزایم د فعالیت دنده ده. دا ډول سیسټمونه په ټولیزه توګه یوازې د ژونکو د بدلون موثریت د جریان په لارې پورې محدود وي. یاد سیستمونه بیا د سکرینینګ کتنې په پرتله د مالی او بشري سرچینو له اړخه خورا کم لګښت لري، له بله اړخه معمولاً يې سمبالول یوه ستونزمنه چاره ده، د مصنوعي تولیداتو خطر یې شته او په ټولګه کې د شته فعالیتونو د ساحې په اړه هېڅ معلومات نه ورکوي. سرچینې