ДНК с двумя дополнительными синтетическими «буквами» обеспечила продукцию несуществующих в природе белков внутри живых клеток - Гранит науки - 2017-12-05

Синтетические пары оснований, о которых их создатели впервые сообщили в 2014 году, сейчас уже не только удваиваются в составе ДНК живых клеток, но и обеспечивают продукцию белков, содержащих необычные аминокислоты, о чем журнал Nature сообщил в конце ноября. Это экспериментальное подтверждение одной из ключевых идей синтетической биологии знаменует новый этап, который открывает перед биохимиками возможность создавать белки с совершенно новыми структурой и функциями.

По словам эксперта издания The Scientist, известного американского биоинженера из Северозападного университета (Northwestern University) Майкла Джьюита (Michael Jewett), «самое примечательное в этой работе то, что авторы, используя свой расширенный алфавит ДНК, ухватили весь информационный поток Центральной догмы молекулярной биологии – хранение информации и последующую ее трансляцию в функциональный продукт. Центральная догма – это правило реализации генетической информации, сформулированное в конце 1950-х Нобелевским лауреатом и одним из авторов двуспиральной модели ДНК Френсисом Криком (Francis Crick). Оно звучит так: «ДНК делает РНК, РНК делает белок», что подразумевает последовательные этапы внутриклеточного процесса, каждый из которых обслуживается своим набором ферментов и структур.

Во всех формах жизни на Земле генетическая информация составлена четырьмя буквами ДНК-ового «алфавита», это нуклеотиды Г, Ц, А и Т, из которых на двух цепях спиральной молекулы образуются пары оснований Г-Ц и А-Т. Три года назад профессор химии из Исследовательского института Скриппс (Scripps Research Institute) в Калифорнии Флойд Ромесберг (Floyd Romesberg) с коллегами дополнили природный алфавит искусственными нуклеотидами X и Y, которые могут составлять друг с другом пару оснований в ДНК и принимать участие в репликации всей молекулы внутри живой бактериальной клетки.

Но ученые поставили перед собой еще более амбициозную задачу: заставить такую полусинтетическую ДНК взаимодействовать со всем необходимым для реализации Центральной догмы клеточным аппаратом. И сейчас эта цель достигнута. Ромесберг с соавторами внесли искусственную пару X-Y в некритичную часть гена зеленого флуоресцентного белка, в результате чего вместо кодируемой этой частью известной аминокислоты образовалась новая, синтетическая. Они также сделали специальную РНК, которая была способна переносить новую аминокислоту к рибосомам, структурам, где из аминокислот собираются белки. Ген с вставкой внесли в бактерии, где стал производиться светящийся зеленый белок, в составе которого была нестандартная аминокислота. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».