Цивилизация
Американские химики нашли пару молекул, которые способны стать новыми буквами в генетическом коде ДНК. Синтезировать по такому коду белки клетки не могут, однако ДНК, записанная в расширенном алфавите способна к репликации с помощью естественных внутриклеточных ферментов полимеразы. Работа учёных принята к публикации в Journal of the American Chemical Society.
Генетическая информация в ДНК записана кодом, состоящим из четырёх букв – А, Т, Г и Ц, соответствующих материальным азотистым основаниям аденин, тимин, гуанин и цитазин, соответственно; в РНК тимин заменяет похожий на него урацил. Кодонами по три буквы, как догадался американский астрофизик русского происхождения Георгий Гамов, кодируются 20 аминокислот, входящих в состав синтезируемых клетками белков. Репликация ДНК возможна благодаря тому, что в двойной спирали каждой из букв соответствует своя пара – аденину тимин, а гуанину – цитозин. В процессе репликации две нити двойной спирали разъединяются и каждое азотистое основание может найти себе в пару единственное сопряжённое, идентичное тому, что соответствовало ему в оригинальной ДНК. В итоге на выходе мы имеем уже пару идентичных (с точностью до ошибок деления) молекул.
Флойду Ромесбергу и его коллегам из Исследовательского института имени Эллен Скриппс в калифорнийской Ла-Холле, удалось синтезировать ещё одну пару. Соответствующие азотистые основания называются d5SICS и dMMO2. Эксперименты показали, что удвоение цепочек ДНК, содержащих эти пары молекул, могут катализировать те же ферменты, что работают в обычных живых клеток. Конечно, для такой репликации в окрестностях сами азотистые основания должны присутствовать в необходимом количестве.
Ромесберг рассказал журналу New Scientist, что его группа уже в течение долгого времени ищет новые буквы для ДНК, и его коллеги даже составили каталог 200 молекул, которые – в теории – могли бы работать в качестве носителей самореплицируемой генетической информации. Однако на поверку оказалось, что ни одна из них не может копироваться естественными клеточными ферментами. Тогда учёные применили другой метод, синтезируя потенциальные буквы случайным образом и разбираясь, работает ли фермент с ними. Через некоторое время среди 3 600 пар кандидатов нашлась одна подходящая. Правда, одна из молекул пары поначалу была более склонна сопрягаться с самой собой, а не своей парой, однако после десятка неудачных попыток химикам удалось найти модификацию этой молекулы, которая с удовольствием соединялась со своей «законной» парой.
Работать, как настоящие буквы генетического кода новые его элементы пока не могут – генетическая кодировка включает в себя не только буквы, но и соответствие между трёхбуквенными сочетаниями и аминокислотой. Тем не менее, ДНК находят применение не только в клетках, но и сами по себе – во многих технологических приложениях, и здесь, полагает Ромесберг, расширение алфавита может принести большую пользу.
Создание же искусственной жизни с другим генетическим кодом остаётся чрезвычайно амбициозной задачей, признают исследователи. Однако их коллеги из того же Института имени Скриппс работают в этом направлении. Группе под руководством Резы Гхадири удалось пронаблюдать, как фермент ДНК-полимеразы копирует ДНК шаг за шагом. Эта работа опубликована в том же номере журнала.
