مهندسی معکوس کُد منبع واکسن BioNTech / Pfizer SARS-CoV-2

منبع اصلی مقاله

خوش آمدی! در این نوشته، ما حرف به حرف کُد منبعِ واکسن mRNA BioNTech / Pfizer SARS-CoV-2 را بررسی خواهیم کرد.

من می خواهم از جمع کثیری از افرادی که وقت خود را برای پیش مطالعه‌ی این مقاله صرف کردند ، بخاطر ویرایش متنی و علمی تشکر کنم. هر خطایی که باقی مانده‌است مسوولیتش بر عهده من است ، اما من دوست دارم که به سرعت با ارسال آن‌ها به ایمیل [email protected] یا در توییتر به شناسه‌ی [email protected] در مورد آنها بشنوم. (لطفا ایرادات ویرایشی و متنی ترجمه را در تویتر برای من ارسال کنید [email protected]).

ابتدا، این کلمات ممکن است تا حدی عجیب باشد - واکسن مایعی است که در بازوی شما تزریق می شود. چگونه می توانیم در مورد کد منبع صحبت کنیم؟

سوال خوبی است، بنابراین بیایید شروع کنیم با بخش کوچکی از کد منبع واکسن BioNTech / Pfizer ، که همچنین به عنوان BNT162b2 شناخته می شود، البته به عنوان‌های Tozinameran و Comirnaty نیز معروف است.

500 حرف اول mRNA BNT162b2. منبع: سازمان بهداشت جهانی
500 حرف اول mRNA BNT162b2. منبع: سازمان بهداشت جهانی


واکسن mRNA BNT162b2 این کد دیجیتالی را در قلب خود دارد. این کد 4284 حرف است ، بنابراین در یک دسته از توییت‌ها می شود جایش داد. در ابتدای فرآیند تولید واکسن، شخصی این کد را روی چاپگر DNA بارگذاری کرد (بله! این امکان وجود دارد) ، و سپس بایت‌های موجود در دیسک را به مولکول های واقعی DNA تبدیل کرد.

چاپگر DNA Codex DNA BioXp 3200
چاپگر DNA Codex DNA BioXp 3200


از چنین دستگاهی مقادیر کمی DNA خارج می شود که پس از بسیاری از پردازش های بیولوژیکی و شیمیایی به صورت RNA (بیشتر در مورد آن توضیح می دهم) در ویال واکسن قرار می گیرد. به نظر می رسد دوز 30 میکروگرم در واقع حاوی 30 میکروگرم RNA است. علاوه بر این ، یک سیستم بسته بندی چربی هوشمند وجود دارد که mRNA را وارد سلول های ما می کند. RNA نسخه فرار "حافظه فعال" DNA است. DNA مانند ذخیره سازی فلش درایو زیست شناسی است. DNA بسیار با دوام، با کپی‌های متعدد و بسیار مقاوم در برابر تخریب است. اما دقیقاً مانند رایانه‌ها کد را به طور مستقیم از روی درایو فلش اجرا نمی کند، قبل از اینکه اتفاقی بیفتد، کد توسط ماشین کُپی که در داخل سلول‌های بدن وجود دارد، به فرمت مشابه جدیدی که قابلیت انتقال سریع کُد را دارد و مولکول منعطف‌تر و در عین حال بسیار شکننده‌تر است، کپی می شود. برای فهم این مولکول می توانید معادل RAM در رایانه‌ها در نظر بگیرید که در زیست شناسی RNA نامیده می‌شود و تقریبا همان کارکردی که RAM در انتقال اطلاعات در رایانه دارد، RNA در سلول‌ها به عهده دارند. این تشابه غیرقابل تصور است! برخلاف حافظه فلش، RAM خیلی سریع تخریب می شود مگر اینکه با نهایت دقت مراقبت شود. و دقیقا همین موضوع دلیل ذخیره شدن واکسن mRNA Pfizer / BioNTech در اعماق فریزرهای مخصوص است: در واقع RNA مانند یک شاخه گل شکننده است.

هر کدام از حرف‌ها (مشابه با بیت در رایانه) در کد RNA، به اندازه 0.53 · 10⁻²¹ گرم است، و این به این معنی که 6·10¹⁶ حرف(کاراکتر) در یک دوز واکسن 30 میکروگرم وجود دارد. در دنیای رایانه و در مقیاس بایت، این میزان داده برابر با حدود 25 پایتابایت است، اگرچه باید گفت که در عمل این شامل حدود 2000 میلیارد تکرار از همان 4284 کاراکتر اصلی کد واکسن است (بنابراین تعدادی بسیار زیادی از کد واکسن که دقیقا توالی یکسانی دارند). محتوای واقعی(بدون تکرار) اطلاعات واکسن کمی بیش از یک کیلوبایت است. اطلاعات خود ویروس SARS-CoV-2 در حدود 7.5 کیلوبایت است (دلیل تفاوت این است در واکسن ما تنها از بخشی از همه‌ی اصلاعات ویروس استفاده می کنیم).

کمی پیش زمینه اطلاعاتی

دی.ان.ای (DNA) یک کد دیجیتالی است. برخلاف رایانه ها که از 0 و 1 استفاده می کنند ، حیات از کد‌های A ، C ، G و U / T استفاده می کند (که "نوکلئوتیدها" ، "نوکلئوزیدها" یا "بازها" نامیده می شوند و در واقع مشتقاتی هستند از مولکول گلوکوز یا همان قند! بعله DNA شیرین است!).

ما در رایانه ها 0 و 1 را به عنوان وجود یا عدم وجود یک بار الکتریکی، یا به عنوان یک جریان، به عنوان یک انتقال مغناطیسی، یا به عنوان یک ولتاژ، یا به عنوان مدولاسیون یک سیگنال، یا به عنوان تغییر در بازتاب ذخیره می کنیم. یا به طور خلاصه ، 0 و 1 نوعی مفهوم انتزاعی نیستند - آنها به عنوان الکترون و در بسیاری از تجسم های فیزیکی دیگر زندگی می کنند.

در طبیعت ، A ، C ، G و U / T (نوکلئوتید‌ها) مولکول‌هایی هستند که به صورت زنجیره ای در DNA (یا RNA) ذخیره می شوند.

در رایانه ها ، ما 8 بیت را یک بایت گروه می کنیم و بایت واحد معمول داده‌های پردازش شده است.

طبیعت 3 نوکلئوتید را به یک صورت واحدی که کدون نامیده می‌شود، گروه‌بندی می کند و این کدون واحد معمول پردازش در حیات است. یک کدون شامل 6 بیت اطلاعات است (2 بیت برای هر نویسه، DNA 3 کاراکتر = 6 بیت. این بدان معنی است که 64 = 2⁶ تعداد مختلف کدون وجود دارد ).

خیلی هم دیجیتالی! تا اگر شک دارید، به سند WHO با کد دیجیتال بالا نگاه کنید دوباره تا خودتان ببینید.

کمی منابع در صورت تمایل برای دانستن بیشتر در بخش منابع آورده‌ام - ضمن این خواندن مطلب با لینک "What is life' (حیات چیست؟) ممکن است به درک بهتر ادامه این صفحه کمک کند. یا اگر ویدیو دوست دارید ، من برایتان یک ویدیو ۲ ساعته تهیه کرده‌ام.

حالا، آن کد چه کاری انجام می دهد؟

ایده یک واکسن این است که به سیستم ایمنی بدن ما بیاموزیم چگونه با یک عامل بیماریزا مبارزه کند ، بدون اینکه در واقع بیمار شویم. از نظر تاریخی این کار با تزریق ویروس ضعیف یا ناتوان (ضعیف شده) ، به علاوه یک "کمکی" برای تحریک سیستم ایمنی بدن ما انجام می شود. این یک روش کاملاً آنالوگ بود که نیاز به میلیاردها تخم‌مرغ (یا حشره) بود. همچنین به شانس و وقت زیادی نیاز داشت. بعضی اوقات نیز از ویروسی متفاوت (غیر مرتبط) استفاده می شد.

واکسن mRNA نیز همان کار را انجام می‌دهد. ("آموزش سیستم ایمنی بدن ما") اما همانند لیزر! و منظور من از هر دو معناست - بسیار دقیق و بسیار موثر.

در اینجا نحوه کار آن را توضیح می دهم. این تزریق شامل مواد ژنتیکی فرار است که پروتئین مشهور SARS-CoV-2 ‘Spike’ را تولید می کند. واکسن از طریق ابزارهای شیمیایی هوشمندانه موفق می شود این ماده ژنتیکی را به برخی از سلول های ما برساند.

سپس این سلول‌های بدن شروع به تولید پروتئین‌های SARS-CoV-2 Spike به مقدار کافی می کنند که سیستم ایمنی بدن ما را درگیر و تحریک می کند. در مواجهه با پروتئین های خارگونه ، و (مهمتر از همه) نشانه های قاطع تصرف سلول ها ، سیستم ایمنی بدن ما را وادار به یک واکنش قدرتمند در برابر جنبه های مختلف پروتئین اسپایک و روند تولید آن ایجاد می کند.

و این همان چیزی است که ما را به واکسن کارآمد 95٪ سوق می دهد.

کد منبع!

بیایید از همان ابتدا شروع کنیم، مانند یادگیری حروف الفبا. سند WHO دارای این تصویر مفید است:

این شکل به نوعی فهرست مطالب است. ما با "کلاه" شروع می کنیم ، در واقع به عنوان یک کلاه مشکی کوچک به تصویر کشیده شده است.

دقیقاً مانند این که نمی‌توانید کدهای رمز را در یک فایل در رایانه انتخاب کنید و آن را اجرا کنید ، سیستم عامل بیولوژیکی نیز به سرصفحه‌هایی نیاز دارد، دارای پیوند دهنده ها و مواردی مانند کدهای شناسایی برای سایر عوامل.

کد واکسن با دو نوکلئوتید زیر شروع می شود:

GA

این را می توان براحتی با هر سیستم دستور عملکردی که در سیستم DOS و ویندوز فقط قابل اجرا با MZ است یا اسکریپت های UNIX که با # شروع می شوند، مقایسه کرد. هم در دنیای سیستم عامل و هم در دنیای زنده، این دو کاراکتر به هیچ وجه اجرا نمی شوند. اما آنها باید آنجا باشند زیرا در غیر این صورت اتفاقی نمی افتد.

البته "cap" mRNA دارای عملکرد متعددی است. اولین کارکرد آن این است که این کد نشان می‌دهد این مولوکل از هسته‌ی سلول آمده است. البته در مورد کد واکسن این گونه نیست، کد ما از واکسیناسیون ناشی می شود و نشانه‌ی هسته‌ی سلول را ندارد چراکه نیازی که به سلول این را بگوییم. بعلاوه، این درپوش باعث می شود کد ما قانونی به نظر برسد برای سلول، و که از آن در برابر تخریب محافظت می کند.

دو نوکلئوتید اولیه GA نیز از نظر شیمیایی کمی با بقیه RNA متفاوت هستند. از این نظر، GA مانند سیگنال های خارج از باند فرودگاه می تواند فرض شود.

منطقه ترجمه نشده ۵"

در اینجا کمی زبان ژنتیکی یاد می‌گیریم، مولکول های RNA فقط در یک جهت قابل خواندن هستند. به طور گیج کننده ای، بخشی را که خواندن آغاز می شود ، "5 یا "پنج پرایم" می نامند. خواندن در انتهای "3 یا "3 پرایم" متوقف می شود.

حیات از پروتئین ها (یا چیزهایی که توسط پروتئین ها ساخته می شوند) تشکیل شده است. و نحوه‌ی ساخت این پروتئین‌ها در RNA رمزگذاری شده اند. وقتی RNA به پروتئین تبدیل می شود ، به این عمل "ترجمه" می گویند.

در اینجا ما 5" untranslated region d یا منطقه ترجمه نشده ("UTR") داریم، بنابراین این بخش از کد به پروتئین ترجمه نمی شود:

GAAΨAAACΨAGΨAΨΨCΨΨCΨGGΨCCCCACAGACΨCAGAGAGAACCCGCCACC

در اینجا با اولین شگفتی روبرو می شویم. شخصیت های RNA طبیعی A ، C ، G و U.U هستند که در DNA با نام 'T' نیز شناخته می شوند. اما در اینجا یک Ψ پیدا می کنیم ، چه خبر است؟

این یکی از جزئیات کاملاً هوشمندانه در مورد واکسن است. بدن ما یک سیستم ضد ویروس قدرتمند ("سیستم ایمنی ذاتی") اجرا می کند. به همین دلیل، سلول ها نسبت به RNA خارجی بسیار غیرتمند هستند و برای از بین بردن آن قبل از انجام هر کاری بسیار تلاش می کنند.

این تا حدی برای واکسن ما مشکل ساز است - باید دزدکی عبور از سیستم ایمنی بدن ما عبور کند. در طی چندین سال آزمایش ، مشخص شد که اگر U موجود در RNA با یک مولکول کمی اصلاح شده جایگزین شود ، سیستم ایمنی بدن علاقه‌اش را برای مقابله با به واقع مولکول ما از دست می‌دهد(جالب شد!).

بنابراین در واکسن BioNTech / Pfizer ، هر U با 1-متیل-3’-pseudouridylyl جایگزین شده است ، که با Ψ نشان داده می شود. نکته بسیار هوشمندانه این است که اگرچه این جایگزین سیستم ایمنی بدن ما را نگران نمی کند، در عین حال توسط قسمت های مربوط به سلول به عنوان یک U طبیعی پذیرفته می شود.

در امنیت رایانه نیز این ترفند را می دانیم - گاهی اوقات می توان یک نسخه کمی دستکاری شده از داده را که دیوارهای آتش و راه حل های امنیتی را گیج می کند، منتقل کرد ، اما این داده همچنان توسط سرورهای درونی پذیرفته می شود - که می تواند هک شود.

ما اکنون از مزایای تحقیقات بنیادی علمی که در گذشته انجام شده است بهره می بریم. کاشفان این روش Ψ مجبور بودند برای تأمین بودجه کار خود بجنگند و پذیرفته شوند. همه ما باید بسیار سپاسگزار باشیم ، و من مطمئن هستم که جوایز نوبل در زمان مناسب اهدا می‌شوند.

بسیاری از مردم پرسیده اند ، آیا ویروس ها می توانند از روش Ψ برای غلبه بر سیستم ایمنی بدن ما استفاده کنند؟ به طور خلاصه ، این بسیار بعید است. حیات به سادگی ابزاری برای ساختن نوکلئوتیدهای 1-متیل -3’-سودودوریدیل ندارد. ویروس ها برای تولید مثل خود به ماشین‌های سلول اعتماد می کنند و این امکانات برای آن‌ها به راحتی وجود ندارد. واکسن های mRNA به سرعت در بدن انسان تخریب می شوند، و امکان تکثیر RNA اصلاح شده با Ψ وجود ندارد. "نه، واقعاً، واکسن های mRNA قرار نیست بر DNA شما تأثیر بگذارند" نیز خواندنی خوبی است.

وقتی سلول های ما نیاز به ترجمه RNA به پروتئین ها دارند ، این کار با استفاده از دستگاهی به نام ریبوزوم انجام می شود. ریبوزوم برای چاپ پروتئین مانند چاپگر سه بعدی عمل می‌کند. این دستگاه یک رشته RNA را بلعیده و بر اساس آن رشته ای از اسیدهای آمینه منتشر می کند و سپس به صورت پروتئین در می آیند.

منبع از ویکی پدیا
منبع از ویکی پدیا


این همان چیزی است که در بالا اتفاق می افتد. روبان مشکی در پایین RNA است. نواری که در بخش سبز ظاهر می شود پروتئین در حال شکل گیری است. چیزهایی که از داخل و خارج پرواز می کنند ، اسیدهای آمینه به همراه ناقل‌های مناسب برای قرار گرفتن هر اسید آمینه در RNA هستند.

این ریبوزوم برای اینکه کار کند باید از نظر فیزیکی روی رشته RNA بنشیند. پس از نشستن، می تواند پروتئین ها را بر اساس RNA بیشتری که می بلعد (با خواندن کد روی آن) بسازد. می توانید تصور کنید که هنوز ریبوزوم نمی تواند قسمتهایی را که در ابتدا فرود می آید بخواند و این فقط یکی از عملکردهای UTR است چیزی شبیه باند فرود برای ریبوزوم. UTR «پرچم شروع» را فراهم می کند.

علاوه بر این ، UTR همچنین حاوی فراداده است: چه موقع باید ترجمه انجام شود؟ و چقدر؟ برای واکسن، سازندگان بیشترین اطلاعات را "در حال حاضر" از UTR ژن آلفاگلوبین استفاده کرده‌اند. این ژن شناخته شده است که به طور قوی پروتئین زیادی تولید می کند. در سال های گذشته ، دانشمندان قبلاً راه هایی برای بهینه سازی بیشتر این UTR (طبق سند WHO) پیدا کرده بودند ، بنابراین توالی استفاده شده در واکسن کاملا آلفا گلوبین UTR نیست و بهینه سازی شده است.

پپتید سیگنالی گلیکوپروتئین S

همانطور که گفته شد، هدف واکسن تولید سلول برای تولید مقادیر زیادی پروتئین Spike از SARS-CoV-2 است. تا این مرحله، ما بیشتر در کد منبع واکسن با فراداده و موارد "فراخوان عوامل مورد نیاز" صحبت کردیم. اما حالا وارد قلمرو پروتئین ویروسی واقعی می شویم.

با این حال هنوز یک لایه‌ی فراداده برای توضیح داریم. هنگامی که ریبوزوم (از انیمیشن پر زرق و برق فوق العاده بالا!) پروتئینی ساخت، آن پروتئین باید راهنمایی شود تا به محل فعالیت اصلی‌اش برود.این اطلاعات در "پپتید سیگنال گلیکوپروتئین S (توالی رهبر)" رمزگذاری شده است.

روش فهم این موضوع اینگونه است که در ابتدای پروتئین نوعی برچسب آدرس وجود دارد - به عنوان بخشی از پروتئین رمزگذاری شده است. در این حالت مورد، پپتید سیگنال می گوید که این پروتئین را باید از طریق "شبکه آندوپلاسمی" از سلول خارج کند. حتی Lingo Star Trek ۸ (اشاره به یکی از شخصیت‌های جنگ ستارگان)نیز به این زیبایی نیست!

"پپتید سیگنال" طولانی نیست ، اما وقتی کد را بررسی می کنیم ، تفاوت هایی بین RNA ویروسی و واکسنی وجود دارد:

(توجه داشته باشید که برای مقایسه ، من Ψ در RNA را با U برای راحتی جایگزین کرده‌ام)



خب چه خبر است؟ ابتدا، من به طور تصادفی RNA را در گروه های 3 حرفی فهرست نکرده ام. سه حرف RNA یک کدون را تشکیل می دهند. و هر کدون برای یک اسید آمینه خاص رمزگذاری می کند. پپتید سیگنال موجود در واکسن دقیقاً از همان اسیدهای آمینه موجود در خود ویروس تشکیل شده است.

بنابراین چگونه RNA متفاوت است؟

64=4³ کدون مختلف وجود دارد ، زیرا 4 کاراکتر RNA وجود دارد و سه مورد آنها در یک کدون وجود دارد. با این حال تنها 20 اسید آمینه مختلف وجود دارد. این بدان معنی است که هر اسید آمینه‌ می‌تواند توسط چندین کدون رمزگذاری شوند.

حیات از جدول همگانی زیر برای تبدیل رمزهای کدون به اسید آمینه ها استفاده می کند.

جدول کدون‌های RNA برگرفته از ویکی پدیا
جدول کدون‌های RNA برگرفته از ویکی پدیا


در این جدول ، می بینیم که تغییرات موجود در واکسن (UUU -> UUC) همه مترادف هستند. و این به ما می گوید با اینکه کد RNA واکسن متفاوت است ، اما همان اسیدهای آمینه و همان پروتئین از آن تولید می شود.اگر خوب دقت کنیم ، می بینیم که اکثر تغییرات در موقعیت سوم کدون اتفاق می افتد ، که با یک "3" در بالا ذکر شده است. و اگر جدول جهانی کدون را بررسی کنیم ، می بینیم که این موقعیت سوم در واقع اغلب برای تولید اسید آمینه اهمیتی ندارد.

بنابراین، تغییرات مترادف هستند ، اما پس چرا آنها وجود دارند؟ با دقت در می یابیم که همه تغییرات به جز یک مورد منجر به C و G های بیشتر می شوند.

پس چرا چنین چیزی وجود دارد؟ همانطور که در بالا ذکر شد، سیستم ایمنی بدن ما در مقابل RNA "خارجی" ، کد RNA که از خارج سلول بیرون می آید ، واکنش نشان می‌هد. برای فرار از شناسایی ، "U" در RNA قبلاً با "Ψ" جایگزین شده است. با این حال ، تحقیقات نشان داده است که RNA با مقدار بالاتر Gs و C نیز با کارایی بیشتری به پروتئین تبدیل می شود.

و این در RNA واکسن با جایگزینی بسیاری از کاراکتر‌ها با G ها و C ها در هر کجا که امکان پذیر است، حاصل شده است.

با این‌حال یک تغییر برای من عجیب است که منجر به C یا G اضافی نمی شود ، CCA -> CCU. اگر کسی دلیل آن را می داند، لطفا به من اطلاع دهد! توجه داشته باشید که من می دانم برخی از کدون ها در ژنوم انسان بیشتر از بقیه هستند ، با این حال من اینجا خوانده‌ام که این تغییر روی سرعت ترجمه تأثیر زیادی ندارد.

پروتئین (سنبله)Spike واقعی

3777 نویسه(توالی، یا همان کاراکتر‌های) بعدی RNA واکسن نیز به همین ترتیب "کدون بهینه شده" هستند تا مقدار زیادی C و G به آن اضافه شود. به دلیل فضا ، من همه کدها را در اینجا لیست نمی کنم ، اما ما می خواهیم یک بخش فوق العاده خاص را بزرگنمایی کنیم. این همان بخشی است که باعث کارایی آن می شود ، بخشی که در واقع به ما کمک می کند تا به صورت عادی به زندگی برگردیم:



در اینجا تغییرات معمول RNA مترادف را مشاهده می کنیم. به عنوان مثال، در کدون اول می بینیم که CUU به CUG تغییر یافته است. این یک "G" دیگر به واکسن اضافه می کند، که می دانیم به افزایش تولید پروتئین کمک می کند. هر دو CUU و CUG کد کننده اسید آمینه "L" یا لوسین هستند ، بنابراین هیچ تغییری در پروتئین ایجاد نمی شود.

وقتی کل پروتئین Spike موجود در واکسن را مقایسه می کنیم، همه تغییرات از این قرار مترادف هستند. به جز دو مورد ، و این همان چیزی است که در اینجا مشاهده می کنیم.

کدون سوم و چهارم فوق تغییرات واقعی را نشان می دهد. آمینو اسیدهای K و V در آنجا هر دو با "P" یا پرولین جایگزین می شوند. برای ‘K’ این نیاز به سه تغییر داشت (‘!!!’) و برای ‘V فقط دو تغییر (‘ !! ’) لازم است.

به نظر می رسد که این دو تغییر کارایی واکسن را بسیار بالا می برد.

اینجا چه اتفاقی می افتد؟ اگر به یک ذره واقعی SARS-CoV-2 نگاه کنید، می توانید پروتئین Spike و همچنین یک دسته خوشه را مشاهده کنید:

ذرات ویروس SARS منبع از ویکی پدیا
ذرات ویروس SARS منبع از ویکی پدیا

سنبله‌ها بر روی بدن ویروس ("پروتئین نوکلئوکپسید") سوار می شوند. اما مسئله این است که واکسن ما فقط سنبله‌ها را تولید می کند و ما آنها را روی هیچ ویروسی نصب نمی کنیم.

به نظر می رسد که پروتئین های سنبله (اسپایک) اصلاح نشده و مستقل تغییر شکل پیدا می کنند و از بین می روند. در صورت تزریق به عنوان واکسن ، این امر باعث ایجاد ایمنی در بدن ما می شود. اما فقط در برابر پروتئین سنبله که تغییر شکل یافته است.

و زمانی که SARS-CoV-2 واقعی با اسپایک تند و تیز نشان وارد بدن می شود. در این صورت واکسن خیلی خوب کار نمی کند.

پس چه باید کرد؟ در سال 2017 شرح داده شد که چگونه با قرار دادن یک جایگزین دوگانه اسید آمینه پرولین در محل مناسب پروتئین های SARS-CoV-1 و MERS S پیکربندی "قبل از همجوشی" خود را بگیرند، حتی بدون اینکه بخشی از ویروس باشند و دچار تغییر شکل نشوند. دلیل این است که پرولین یک اسید آمینه بسیار سفت و سخت است. این به عنوان نوعی آتل عمل می کند و پروتئین را در وضعیتی که باید به سیستم ایمنی بدن نشان دهیم ، تثبیت می کند.

افرادی که این موضوع را کشف کرده اند باید بی وقفه خودشان را تحویل بگیرند! و حتی اگر مقادیر غیرقابل تحمل از خودخواهی احساس کنند، این همه شایستگی آن را دارند.

به روز رسانی! از آزمایشگاه McLellan lab ، یکی از گروه های کشف کننده پرولین ، با من تماس گرفته اند و گفتند فعلن به دلیل شیوع بیماری همه گیر و برای احترام به جان‌های از دست رفته، خودشان را تحویل نمی گیرند ، اما آنها از همکاری در واکسن ها خوشحال هستند. آنها همچنین بر اهمیت بسیاری از گروه های دیگر ، محققان و داوطلبان تأکید کردند.

پایان پروتئین‌سازی ، و مراحل بعدی

اگر بقیه کد منبع را مرور کنیم ، در پایان پروتئین Spike با برخی تغییرات کوچک روبرو می شویم:



در انتهای یک پروتئین کدون "stop" پیدا می کنیم که در اینجا با حروف کوچک نشان داده می شود. این روشی مودبانه است که می توان گفت پروتئین باید در اینجا پایان یابد. ویروس اصلی از کدون توقف UAA استفاده می کند، این واکسن از دو کدون توقف UGA استفاده می کند ، شاید فقط برای اطمینان از توقف مناسب! (مانند ترمز ABS).

بخش ترجمه نشده‌ی ۳" (۳ پرایم)

دقیقاً همانند اینکه ریبوزوم به توالی رهبر یا باند فرود در انتهای 5 'احتیاج داشت ، جایی که ما "پنج پرایم ترجمه نشده" را گفتیم، در انتهای یک منطقه کدگذاری پروتئین، ساختار مشابهی به نام 3' UTR را پیدا می کنیم.

در مورد 3 'UTR می توان زیاد نوشت، اما در اینجا آنچه ویکی پدیا می گوید نقل می کنم: "منطقه 3 ترجمه نشده با تأثیرگذاری بر جایگری، ثبات، رهگیری خروج و کارایی ترجمه mRNA ، نقشی اساسی در بیان ژن دارد. علیرغم درک فعلی ما از 3'-UTR ها ، آنها هنوز هم برای ما ناشناخته‌های دارند ".

آنچه ما می دانیم این است که 3’-UTR های خاص در تقویت بیان پروتئین بسیار موفق هستند. طبق سند WHO ، واکسن BioNTech / Pfizer 3’-UTR از "تقویت کننده آمینو ترمینال تقسیم (AES) mRNA و میتوکندری 12S Ribosomal رمزگذاری شده برای ایجاد ثبات RNA و بیان پروتئین کل بالا" انتخاب شد. که من می گویم ، آفرین!


و در نهایت پایان کار با توالی AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

انتهای mRNA پلی آدنیله است. این یک روش شیک برای گفتن این تعداد زیادی کاراکتر A دارد، AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA . به نظر می رسد حتی mRNA نیز هم برایش سال 2020 را زیادی است!

مولکول mRNA می تواند بارها مورد استفاده مجدد قرار گیرد، اما با وقوع این امر، در پایان برخی از A ها نیز از بین می رود. پس از اتمام A ها ، mRNA دیگر عملکردی ندارد و از بین می رود. به این ترتیب، دم 'poly-A' در برابر تخریب محافظت می کند.

مطالعاتی انجام شده است تا مشخص شود تعداد بهینه A در پایان برای واکسن های mRNA چیست. من در متون آزاد خواندم که بالاترین حد در حدود 120 است.

واکسن BNT162b2 اینگونه زیر پایان می یابد:



این 30 A است ، سپس "10 اتصال دهنده نوکلئوتیدی" (GCAUAUGACU) است و متعاقب آن 70 A دیگر است.

من گمان می کنم آنچه در اینجا می بینیم نتیجه بهینه سازی انحصاری بیشتر برای افزایش بیان پروتئین حتی بیشتر است.

خلاصه

بنابراین در این نوشته، ما اکنون از محتوای دقیق mRNA واکسن BNT162b2 آگاه هستیم و برای اکثر قسمتهای آن دلیل وجود آنها را می دانیم:

  • یک- CAP برای اطمینان از اینکه RNA شبیه mRNA معمولی است.
  • دو- یک منطقه 5 ترجمه نشده شناخته شده و بهینه شده (UTR).
  • سه- یک پپتید سیگنال بهینه شده کدونی برای ارسال پروتئین Spike به مکان مناسب (کپی 100٪ از ویروس اصلی).
  • چهار- یک نسخه بهینه شده کدونی از سنبله اصلی ، با دو جایگزین "پرولین" برای اطمینان از اینکه پروتئین در شکل مناسب ظاهر می شود.
  • پنج- یک منطقه 3 ترجمه نشده بهینه شده.
  • شش- یک دم poly-A کمی مرموز با یک "پیوند دهنده" غیر قابل توضیح (مخصوص شرکت سازنده) در آنجا.

بهینه سازی کدون مقدار زیادی G و C به mRNA اضافه می کند. در همین حال ، استفاده از Ψ (1-methyl-3’-pseudouridylyl) به جای U به فرار از سیستم ایمنی بدن ما کمک می کند ، بنابراین mRNA به اندازه کافی طولانی می ماند تا بتوانیم در واقع به آموزش سیستم ایمنی بدن کمک کنیم.

برای اطلاع بیشتر

در سال 2017 من یک ارائه دو ساعته درباره DNA برگزار کردم ، که می توانید در اینجا مشاهده کنید. مانند این نوشته، این برنامه برای افراد با پیش زمینه‌ی رایانه‌ای طراحی شده است.

علاوه بر این ، من از سال 2001 صفحه ای با عنوان "DNA برای برنامه نویسان" را حفظ کرده ام.

همچنین ممکن است در اینجا از معرفی شگفت انگیز ما از سیستم ایمنی بدن انسان لذت ببرید.

سرانجام ، این لیست از پست های وبلاگ من دارای مطاب مرتبط با DNA ، SARS-CoV-2 و COVID است.