Пре неколико милијарди година, четири молекула су заплесала у елегантну структуру ДНК са двоструком спирали која пружа шифре за живот на нашој планети. Али да ли су ова четири играча заиста била фундаментална за животни изглед - или су и други могли да произведу наш генетски код?
Нова студија, објављена данас (20. фебруара) у часопису Сциенце, подржава ову последњу тврдњу: Научници су недавно обликовали нову врсту ДНК у своју елегантну двоструку спиралну структуру и открили су да она има својства која могу да подржавају живот.
Али ако је природна ДНК кратка прича, овај синтетички ДНК је Толстојев роман.
Истраживачи су направили синтетичку ДНК користећи четири додатне молекуле, тако да је добијени производ имао код састављен од осам слова, а не четири. Са порастом слова, ова ДНК је имала много већи капацитет за складиштење информација. Научници су нову ДНК назвали "хацхимоји" - што на јапанском значи "осам слова" - проширивши се на претходни рад из различитих група које су створиле сличну ДНК користећи шест слова.
Писање кода
Природна ДНК је састављена од четири молекула, названих азотних база, који се упарују једни са другима и формирају код за живот на Земљи: А веже се са Т; Г се везује за Ц. Хацхимојијев ДНК укључује ове четири природне базе, плус још четири синтетички створене нуклеотидне базе: П, Б, З и С.
Истраживачка група, која је обухватала неколико различитих тимова широм САД-а, створила је стотине ових Хацхимоји-ових двоструких спирала с различитим комбинацијама природних и синтетичких нуклеотидних база. Затим су спровели низ експеримената како би утврдили да ли различите двоструке спирале имају својства потребна за одржавање живота.
Природна ДНК има карактеристично својство за које ниједан други генетски молекул изгледа нема: стабилан је и предвидљив. То значи да истраживачи могу тачно израчунати како ће се понашати у одређеним температурама и окружењима, укључујући када ће се деградирати.
Али испада да су и истраживачи то могли да ураде помоћу Хацхимоји ДНК - могли су смислити скуп правила која могу предвидјети стабилност ДНК када је изложена различитим температурама.
Захтеви за живот
Откриће да је могуће додати четири синтетичке базе и још увек добити „код који је предвидљив и програмирати ... то је једноставно без преседана“, рекао је Флоид Ромесберг, професор хемије у Сцриппс Ресеарцх у Калифорнији, који није био део студије, али који претходно објављено истраживање о ранијој шифри од шест слова. Овај „значајан папир“ заиста сугерише да Г, Ц, А и Т „нису јединствени“, рекао је Ромесберг за Ливе Сциенце.
Виши аутор Стевен Беннер,слагао се угледни колега из Фондације за примењену молекулску еволуцију на Флориди. Ако је негде другде у свемиру живот такође кодиран ДНК-ом, то неће бити "тачно као оно што имамо овде на Земљи", рекао је Беннер за Ливе Сциенце. "Веома је корисно имати такве експерименте у лабораторији да бисмо разумели које су алтернативне структуре."
Али стварање ДНК-а који чува информације није довољно, приметио је Беннер. Такође мора имати могућност да ту информацију пренесе на своју сестринску молекулу РНА, тако да тада РНА може упутити протеине да обављају све послове у организму.
Имајући то у виду, истраживачи су развили синтетичке ензиме - протеине који олакшавају реакцију - који су успешно копирали Хацхимоји ДНА у Хацхимоји РНА. Надаље, открили су да се молекула РНА успјела савити у неку врсту Л која ће јој бити потребна за даљњи пријенос информација.
Поред тога, ланци ДНК морају бити у стању да се испреплету у исту тродимензионалну структуру - чувену двоструку спиралију.
Тим је створио три кристалне структуре ДНК Хацхимојија, свака са различитим низовима од осам базних парова, и открио је да је свака формирала класичну двоструку спиралију.
Ипак, како би ДНК Хацхимоји могао да подржи живот, постоји пети захтев, рекао је Беннер. Односно, треба бити самоодржив или имати могућност да сам преживи. Међутим, истраживачи су престали да истражују овај корак, како би спречили да молекул постане биолошки опасан који би једног дана могао да се упусти у геноме организама на Земљи.
Речник који се шири
Осим што се надгледају алтернативе за живот у космосу, овај ланац ДНК са осам слова такође има апликације овде на нашој планети. Беннерска абецеда од осам слова чуват ће више информација и конкретније се односити на одређене циљеве, рекао је Беннер. На пример, ДНК Хацхимоји-а може се користити за везање на ћелије рака јетре или антракс токсина, или се користи за убрзавање хемијских реакција.
"Повећањем броја слова са шест на осам, разноликост ДНК секвенци се увелико повећава", Ицхиро Хирао, синтетички молекуларни биолог са Института за биоинжињеринг и нанотехнологију, А * СТАР у Сингапуру, који такође није био део студије , наведено је у е-поруци. (Хираоов тим је, међутим, такође учествовао у претходним истраживањима која су створила ДНК праменове у шест слова)
Наравно, "ово је само прва демонстрација" двоструке спиралне ДНК од осам слова, а за практичну употребу требамо побољшати тачност и ефикасност репликације и транскрипције у РНК, рекао је Хирао у е-поруци. Замишља да би на крају они могли да сакупе још више слова.
