جين محوسب

تعريفًا بالموضوع، يتسمالجين المحوسب بأنه أوتوماتون (آلة ذاتية التشغيل) جزيئية تتكون من جزء تركيبي وجزء وظيفي؛ حيثيشير تصميمه إلى أنه من المحتمل له أن يعمل في البيئة الخلوية. ويمثل الجزء التركيب الجين كما هو بصورته الطبيعية، والذي يستعمل كدرعٍ لتشفير إدخال ونقل الجين المحوسب(الأوتوماتون)، كما هو موضح بالشكل (1A). حيث تلعب السمات والملامح المحفوظة للجين التركيبي (المتمثلة في مثلًا الموقع الربطي بإنزيم بوليميراز الدنا، كودوني البدء والتوقف، فضلًا عن مواقع الربط الأخرى) كثوابتٍ للجين المحوسب، في حين تمثل مناطق الترميز، أعداد الكودونات والإنترونات، موضع كودوني البدء والتوقف، ومتغيرات الأوتوماتات النظرية (من رموز، حالات، وانتقالات) عوامل تصميم الجين المحوسب. وتتصل الثوابت وعوامل التصميم السابقة بواسطة الكثير من القيود المنطقية والحيوية الكيميائية (مثلًا لا يجب أن يتم تعريف متغيرات الأوتوماتات النظرية المشفرة على أنها تقاطعات ربط). كما تُعَدُ الدلالات الجزيئية مدخل الأوتوماتون، والتي تمنحها جزيئات الحمض النووي أحادي الجوانب أو الحدود (ssDNA). وتشير تلك العلامات إلى الأنماط الظاهرية الجزيئية الشاذة (ومنها المسرطنة)، كما أنها تُشَغِّل التجميع الذاتي للجين الوظيفي. وإن تم قبول ذلك المُدْخَل، يقوم المخرج بتشفير أو ترميز جزيءالحمض النووي ثنائي الضفيرة أو المجدول (double stranded DNA)، وهو عبارة عن الجين الوظيفي والذي يجب أن يندمج بنجاحٍ داخل آليات النسخ والترجمة الجينية الخلوي المنتجة للبروتين من النوع المتوحش أو المعادي للأدوية (شكل 1B). وخلاف ذلك، فإن المدخل المرفوض سيقوم بتجميع جزيء الحمض النووي المزدوج بصورةٍ جزئيةٍ والذي لا يمكن ترجمته. وتعرض الأقسام التالية جوانب أخرى من الموضوع.

علاوةً على ذلك، لو تحور البروتين_ (X)_ في كودون _ (y)، يمكن حينئذٍ إنتاج العلاج بالشكل (1)

علاوةً على ذلك، ومن ثم يمكن تشخيص تحوراً واحداً ذي صلةٍ بالمرض، ثم يتم علاجه من خلال إتباع قاعدة التشخيص تلك:

إضافةً إلى ذلك، حيث يمكن تطبيق مثل تلك القاعدة من خلال الأتوماتون الجزيئي المكون من جزيئين dsDNA جزئياً وجزيء ssDNA واحد فقط، والتي تتناظر مع التحورات المربطة بالأمراض وتوفر تحولاً جزيئياً للتجميع الذاتي الخطي للجين الوظيفي (شكل 2). كما تكتمل بنية الجين بواسطة قائمة الإنزيمات الخلوية المتواجدة في كلٍ من الخلايا حقيقيات النوى وبدائيات النوى. ثم تصبح آليات النسخ والترجمة الجينية للخلية مسؤولة لاحقًا عن العلاج ويكون لها القدرة على التعامل مع البروتين المتوحش أو المناهض للدواء (شكل 3). وقد يتم حتى تعميم القاعدة (1) لتشمل التحورات من البوتينات المختلفة التي تسمح بالتشخيص والعلاج المشتركين.

من جهة ثانية، التطبيقات المحتملة: الاكتشاف المبكر لسرطانة اللابدة وعلاج السرطان

ومن ناحية أخرى، قد تُستعمل الجينات المحوسبة مستقبلياً لتصحيح التحورات الشاذة المشوهة في الجينات، فرادى أو جماعات، والتي تسفر عن ظهورالأنماط الظاهرية للأمراض. ومن أشهر الأمثلة الجينية لمثبطات الأورام السرطانية جين بي53، والمتواجد في كل خلية، والذي يلعب دور الحارس لضبط عملية النمو. مع ملاحظة أن التشوهات في ذلك الجين قد تؤدي إلى إبطال وظيفته، مما لا يسمح نتيجةً لذلك بمراقبة وضبط النمو، مما يؤدي إلى الإصابة بالسرطان. فمثلاً، التشوه في الكودون 249 في بروتين الجين p53 يعد ملمحاً مميزاً لسرطان الخلية الكبدية. إلا أن هذا المرض يمكن علاجه بواسطة بيبتيد CDB3 والذي يرتبط بالنطاق المحوري للجين p53 ويثبت من مضاعفاته.

من جانب آخر، وبهذه الطريقة، قد تسمح الجينات المحوسبة بتطبيق مرحلةالمرحلة المبكرة للسرطان (السرطانة اللابدة) للعلاج بمجرد أن تبدأ الخلايا في تطوير المادة المعيبة أو المختلة. حيث تقوم الجينات المحوسبة بجمع ودمج أساليب العلاج الجيني والتي تسمح بأن تستبدل في الجينوم جيناً مشوهاً بواسطة مثيله الصحي، فضلًا عن تهدئة التعبير الجيني.