Main menu

Pages

الكيمياء و فيروس كورونا - الجزء الأول : دور العلم في مكافحة فايروس كورونا

 


Chemistry vs COVID: science has helped fight COVID-19

الكيمياء و فيروس كورونا - الجزء الأول : دور العلم في مكافحة فايروس كورونا

 

 

الكيمياء و فيروس كورونا - الجزء الأول : دور العلم في مكافحة فايروس كورونا


لتحميل الملف بصيغة pdf من هنا

 

 

 


قبل عامين ، تمت معرفة ومشاركة التسلسل الجيني للفيروس الذي انتشر وقتها في جميع أنحاء العالم. بالرغم من أن الفيروس لم يكن ذا تأثير على الحياة بشكل كبير ، فقد كانت هذه هي اللحظة التي بدأ فيها العلم مقاومة هذا الفيروس.

في هذه السلسلة الجديدة من الرسومات التوضيحية ، التي تم ترجمتها وتصميمها من قبلي Ali Thayer ، سنسلط الضوء على التجارب العلمية والمحاولات التي ساهمت بصنع العلاجات واللقاحات ضد هذا الفيروس.

 

كما هوا الحال بالنسبة للتسلسل الجيني لنا ، يحتوي التسلسل الجيني للفيروس على جميع المعلومات التي يحتاجها ليقوم بوظيفته:

 

شفرة البروتينات التي تعمل على مساعدة  الفيروس للهجوم على خلايا أجسامنا ، وكذلك المساعدة في عملية النسخ للتكاثر لكي يتمكن من الأنتشار والعدوى في جسم اخر.

 

في حين أن معلوماتنا الجينية مشفرة في جزيء DNA مزدوج السلسلة ، عكس SARS-CoV-2  الذي يحتوي على معلومات جينية مشفرة في جزيء RNA أحادي السلسلة.

 

تتكون المادة الوراثية للفيروس من النيوكليوتيدات. تقوم النيوكليوتيدات في بناء وتكوين الشفرة الجينية. السلسلة النوكليوتيدية للشفرة الجينية للفيروس تحتوي على أربعة نيوكليوتيدات فقط: أدينوسين Adenosine ، وكوانوسين Guanosine ، وسيتيدين Cytidine ، وثيميدين Thymidine. ويرمز   لهذه النيوكليوتيدات بالأحرف A و G و C و T للاختصار. في الحمض النووي الريبي RNA ، يتم استبدال الثيميدين باليوريدين Uridine ويرمز له بالحرف. (U)

 

يتضمن تعريف التسلسل الجيني عمل تسلسل As و Gs و C و Us التي يتكون منها. وهذا التسلسل ليس واضحًا كما يبدو عندما نعلم بأن التسلسل الجيني لـ SARS-CoV-2 يبلغ طوله حوالي 30000 نيوكليوتيد. هناك عدد من التقنيات الحديثة التي تم تطويرها ليقوم العلماء بفك الشفرة الوراثية للفيروس - والتي تُستخدم في البداية لتسلسل SARS-CoV-2  تُعرف باسم "sequencing by synthesis".

 

كما يوحي الاسم ، يتضمن التسلسل بالتخليق sequencing by synthesis العمل على التسلسل الجيني من خلال بنائه.

 

أولاً ، يتم تحويل تسلسل الحمض النووي الريبي RNA للفيروس إلى الحمض النووي DNA. يتم تنقية هذا الحمض النووي ، وتقسيمه إلى أقسام أصغر ويتم ترتيب تسلسلها ، ثم نسخها آلاف المرات. حيث يتم "تفكيك" كل قسم من هذه الأقسام الصغيره من الحمض النووي ليتم نسخه ، وتقسيمه إلى خيطين متكاملين.

 

أثناء التسلسل ، يبني إنزيم البوليميراز التسلسل الجيني لنيوكليوتيد واحد في كل مرة ، باستخدام الحمض النووي غير المضغوط كقالب للنسخة التي يبنيها.

يحتوي كل نيوكليوتيد على جزيء "فاصل terminator" متصل به ، والذي يعمل على  الإيقاف المؤقت في كل مرة يتم فيها إضافة نيوكليوتيد جديد إلى السلسلة. يحتوي هذا الجزيء الفاصل أيضًا على العلامة الفلورية fluorescent tag المتصله ، والتي يمكن اكتشافها بواسطة كاميرا خاصة. يشير الضوء المنبعث من العلامة الفلورية إلى النيوكليوتيدات التي تمت إضافتها إلى السلسلة.

 

بعد ذلك ، تتم إزالة الجزيء الفاصل والعلامة ، وإلغاء الإيقاف المؤقت لتفاعل النسخ الذي يبدأ مرة أخرى. يضاف نوكليوتيد آخر. يتوقف. ويتم تسجيل النيوكليوتيدات المضافة. يتم العمل. وهكذا ، حتى تم تسجيل ما يقرب من 30000 نيوكليوتيد.

 

قد تبدو هذه الطريقة مستهلكة للوقت ، حيث تسجل كل نوكليوتيد واحدًا تلو الآخر ، لكنها في الواقع سريعة جدًا ، ويمكنها تحديد التسلسل الجيني في غضون ساعات. تم عزل فيروس SARS-CoV-2 بالفعل قبل أيام قليلة من نشر مشروع التسلسل الجيني. تم نشر التسلسل من قبل اتحاد الأبحاث الدولي بقيادة الصين باعتباره مصدراً مفتوحاً ومتاح للجميع، مما يعني أنه يمكن لأي عالم في جميع أنحاء العالم الاستفادة منه.

 



 شاهد ايضاً :

الكيمياء وفيروس كورونا الجزء الثاني : بنية البروتين سبايك

 

 



المصادر

 ·        Zhu N, Zhang D, Wang W, et al. A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019. N Engl J Med. 2020;382:727–733. doi: 10.1056/NEJMoa2001017.

·        Wuhan Municipal Health Commission. Report of clustering pneumonia of unknown etiology in Wuhan City. http://wjw.wuhan.gov.cn/front/web/showDetail/2019123108989. Accessed 31 Dec 2019

·        Guan WJ, Ni ZY, Hu Y et al (2020) Clinical characteristics of 2019 novel coronavirus infection in China. Medrxiv. https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.02.06.20020974v1

·        WHO. Novel coronavirus (2019-nCoV) situation reports. https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/situation-reports/. Accessed 20 Jan 2020

·        Coronavirus Study Group (2020) Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus: the species and its viruses – a statement of the Coronavirus Study Group. Biorxiv. ttps://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.07.937862v1.full

·        National Health Commission Update on February 27, 2020. http://www.nhc.gov.cn/xcs/yqtb/202002/d5e15557ee534fcbb5aaa9301ea5235f.shtml. Accessed 27 Feb 2020

·        Xu X, Chen P, Wang J, et al. Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission. Sci China Life Sci. 2020;63:457–460. doi: 10.1007/s11427-020-1637-5.

·        National Health Commission of the People’s Republic of China. New coronavirus pneumonia prevention and control program (trial version 7th ed). http://www.nhc.gov.cn/yzygj/s7653p/202003/46c9294a7dfe4cef80dc7f5912eb1989.shtml Accessed 4 Apr 2020

·        Song Z, Xu Y, Bao L et al (2019) From SARS to MERS, thrusting coronaviruses into the spotlight. Viruses 11. 10.3390/v11010059

·        Wu A, Peng Y, Huang B et al (2020) Genome composition and divergence of the novel coronavirus (2019-nCoV) originating in China. Cell Host Microbe. 10.1016/j.chom.2020.02.001

·        Zhu Z, Zhang Z, Chen W, et al. Predicting the receptor-binding domain usage of the coronavirus based on kmer frequency on spike protein. Infect Genet Evol. 2018;61:183–184. doi: 10.1016/j.meegid.2018.03.028.

·        He Y, Zhou Y, Liu S, et al. Receptor-binding domain of SARS-CoV spike protein induces highly potent neutralizing antibodies: implication for developing subunit vaccine. Biochem Biophys Res Commun. 2004;324:773–781. doi: 10.1016/j.bbrc.2004.09.106.

·        Lam TT, Shum MH, Zhu HC et al (2020) Identifying SARS-CoV-2 related coronaviruses in Malayan pangolins. Nature. 10.1038/s41586-020-2169-0

·        Qiu H, Wu J, Hong L et al (2020) Clinical and epidemiological features of 36 children with coronavirus disease 2019 (COVID-19) in Zhejiang, China: an observational cohort study. Lancet Infect Dis. 10.1016/S1473-3099(20)30198-5

 




Comments

contents title