Синтетические биологи удвоили кодирующие возможности ДНК - Гранит науки - 2019-02-26
В основе генетического кода, который используют все живые существа на Земле, четыре нуклеотида – четыре «буквы». Сейчас создан восьмибуквенный код: к имеющимся природным четырем добавили четыре синтетических нуклеотида. Полученная нуклеиновая кислота ведет себя как обычная ДНК настолько, что даже записанная на ней генетическая информация с помощью специальных ферментов переводится в последовательность, из которой дальше может быть получен белок, то есть она транскрибируется в РНК. Статья об этом опубликована в Science группой ученых под руководством патриарха синтетической биологии Стивена Беннера (Steven Benner), основателя компании Firebird Biomolecular Sciences. По словам авторов, благодаря удвоению информационной емкости нуклеиновой кислоты такая восьмибуквенная, по-японски – «хачимодзи», молекула имеет бесчисленные биотехнологические приложения. Японское название дано в связи с тем, что ведущий автор публикации японец Шуичи Хосика (Shuichi Hoshika) из компании Беннера. «Напрашивается вопрос, почему при происхождении жизни нуклеиновая кислота была образована четырьмя нуклеотидами, почему их было не восемь или еще сколько-то?», цитирует своего эксперта Юджина Ву (Eugene Wu) из Университета Ричмонда (University of Richmond) издание The Scientist. Но чем бы это ни объяснялось, последние 4 миллиарда лет природа для создания бесконечного разнообразия форм жизни на Земле довольствуется всего двумя парами оснований, которые составляют ДНК. Это пара азотистых оснований нуклеотидов гуанина с цитозином, которые соединены между собой водородной связью, и таким же образом спаренных нуклеотидов аденина и тимина. В случае РНК вместо тимина стоит урацил.
Беннер подсчитал возможность существования в спирали нуклеиновой кислоты дополнительных пар оснований, соединенных водородной связью. Он говорит, что природная ДНК использует свой структурный потенциал не полностью. Ранее группа Беннера добавила в ДНК два синтетических нуклеотида, Z и P, которые не мешали ее удвоению по природному механизму. Сейчас прибавилась еще одна пара, S и B. Авторы включили химически синтезированные новые нуклеотиды в короткий отрезок, олигонуклеотид, двойной цепи ДНК и стали его изучать. Температура плавления такой молекулы – точка, в которой происходит разрыв водородной связи и распад на отдельные цепи, практически совпала с предсказываемой для олигонуклеотида стандартной ДНК. Кристаллография подтвердила подобие структуры хачимодзи-ДНК и природной молекулы, а обычная РНК-полимераза in vitro успешно считывала информацию с синтетической цепочки, переводя ее в хачимодзи-РНК. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».