يتضمن تخليق الإنزيمات الاستفادة من قدرات معالجة البروتين الكامنة في النظام البيولوجي، الأمر الذي يستلزم استخدام تكنولوجيا mRNA وتقنيات تحرير الجينات. وبما أن تخليق البروتينات داخل الخلايا يتم تنظيمه بواسطة الجينات، فإن التدخل الخارجي ضروري لتسخير هذا النظام لتحقيق أغراضنا. يتضمن ذلك توصيل الجينات التي نريد أن يعبر عنها النظام (بعد خضوعه للتحرير) إلى الخلية. بمجرد التعبير عنه بشكل مناسب، ينتج النظام المواد والنتائج المرغوبة. في جوهرها، يمكن تلخيص العملية بأنها " التصميم - التشغيل - التعبير ".
تصميم :
في مرحلة التصميم، يحدد الباحثون الجين أو الجينات المحددة المرتبطة بالإنزيم المطلوب. وقد يتضمن ذلك اختيار جينات من مصادر طبيعية أو تصميم جينات اصطناعية ذات خصائص مرغوبة.
عملية :
ثم يتم إدخال الجينات المصممة إلى الخلايا من خلال التدخل الخارجي. ويمكن تحقيق ذلك باستخدام تقنيات مختلفة، مثل نواقل توصيل الجينات أو أدوات تحرير الجينات مثل كريسبر-كاس9. تسمح هذه الأساليب للباحثين بمعالجة المادة الوراثية داخل الخلايا، وإدخال التعديلات الجينية المطلوبة.
تعبير :
بعد الإدخال الناجح للجينات المعدلة، تقوم الآلة الخلوية بقراءة المعلومات الوراثية وتفسيرها لإنتاج mRNA. يعمل mRNA كقالب لتخليق البروتين. ثم تقوم ريبوسومات الخلية بترجمة mRNA إلى البروتين المقابل - في هذه الحالة، الإنزيم المخصص. يمكن التحكم في مستوى التعبير وتحسينه من خلال عوامل مختلفة، مثل قوة المروج والظروف البيئية.
باختصار، تتضمن العملية تصميم المخطط الجيني للإنزيم المطلوب، وإدخال هذا المخطط في الخلايا، والسماح للآلات الخلوية بالتعبير عن الإنزيم المخصص وإنتاجه. يُعد نهج "التصميم - التشغيل - التعبير" هذا أمرًا أساسيًا في مجال الهندسة الوراثية ويلعب دورًا حاسمًا في تصميم الإنزيمات لتطبيقات محددة في مختلف الصناعات، بما في ذلك قطاعات الأدوية والتكنولوجيا الحيوية.