Ученые создают новые строительные блоки для ДНК
Добавляя больше букв в алфавит ДНК, исследователи надеются создать собственные белки.
Ученые работают над «расширением генетического кода» и используют для этого синтетическую систему ДНК. С помощью AEGIS (сокращенно от «искусственно расширенной генетической информационной системы — Artificially Expanded Genetic Information System») они могут добавить четыре новые буквы к короткому алфавиту ДНК, что позволит создавать собственные белки.
ДНК всех живых существ полностью зависит от четырех нуклеотидов: аденина (А), тимина ( Т), гуанина (G) и цитозина (С). Таким образом, ДНК в вашем теле, телах ваших домашних животных и даже в растениях за вашим окном построена на этом небольшом наборе строительных блоков.
Достаточно лишь беглого взгляда вокруг, чтобы увидеть невероятное разнообразие, которое способны создать эти четыре нуклеотида; тем не менее, исследователям любопытно, какие новые генетические выражения мы получим, расширив творческий потенциал ДНК.
AEGIS, продукт исследований Фонда прикладной молекулярной эволюции, финансируемых НАСА, добавляет в алфавит ДНК четыре новые буквы: B, S, P и Z.
Эти синтетические нуклеотиды соответствуют размеру и форме природных нуклеотидов ДНК, что позволяет им вписаться в спираль ДНК. А кроме того, они образуют пары друг с другом так же, как это делают A, T, G и C.
Именно эти пары — теперь включая B:S и P:Z — соединяют две спирали вместе, образуя характерную двойную спираль ДНК.
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD), Фонда прикладной молекулярной эволюции (FfAME) и Института биологических исследований Солка протестировали способность синтетических нуклеотидов изменять генетическую экспрессию E. coli, начиная с B:S.
Они обнаружили, что, “проникнув” в геометрию ДНК, соединение стало доступным для РНК бактерий, которая использует инструкции ДНК для создания белков.
«Учитывая, насколько разнообразна жизнь на Земле, состоящая всего из четырех нуклеотидов, возможности того, что может произойти, если мы сможем добавить больше, заманчивы», — сказал старший автор исследования доктор Донг Ван в заявлении UCSD.
«Расширение генетического кода может значительно разнообразить спектр молекул, которые мы можем синтезировать в лаборатории, и произвести революцию в нашем подходе к искусственным белкам в качестве терапевтических средств».
Хотя пройдет много времени, прежде чем ученые смогут начать предлагать людям новые строительные блоки ДНК, потенциальные возможности применения синтетических нуклеотидов кажутся безграничными.
Например, специальные белки могут помочь организму более конструктивно реагировать на болезни. Они могут даже стимулировать бактерии производить вещества, которые можно использовать в энергетике и материаловедении.
«Может быть много других возможностей для новых букв, помимо тех, которые мы здесь протестировали», — говорят ученые, — «но нам нужно проделать дополнительную работу, чтобы выяснить, как далеко мы можем зайти».
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.