Вони зробили це, розробивши бактерію, генетичний матеріал якої включає зайву пару «букв» ДНК.

Мадрид | 08 · 05 · 14 | 13:18

перший

Поділіться статтею

Робота проводилася в спрощеному середовищі пробірки. Getty Images

Вчені з Науково-дослідного інституту Скрипса (TSRI) в Ла-Хойї, штат Каліфорнія, США, розробили бактерію, генетичний матеріал якої включає зайву пару ДНК-букв або основ, яких немає в природі. Клітини цієї унікальної бактерії можуть більш-менш нормально відтворювати неприродні основи ДНК.l протягом часу подачі молекулярних блоків.

"Життя на Землі в усьому її різноманітті кодується двома парами ДНК, AT і CG, і що ми створили, це організм, який стабільно містить їх обох плюс третя неприродна пара основ", пояснює директор з досліджень TSRI і Доцент Флойд Е. Ромесберг.

"Це показує, що існують інші можливі рішення для зберігання інформації і, звичайно, це наближає нас до розширеної біології ДНК, яка матиме багато захоплюючих застосувань у нових лікарських засобах з новими типами нанотехнологій ", - просуває головний дослідник цього дослідження, результати якого опублікували цієї середи цифрове видання" Nature '.

Ромесберг та його лабораторія працюють з кінця 1990-х знайти пари молекул, які могли б служити новими та функціональними базами ДНК і, в принципі, могли б кодувати білки та організми, яких ніколи раніше не було.

Завдання було непростим, оскільки будь-яка нова функціональна пара основ ДНК повинна зв’язуватись за спорідненістю, подібною до спорідненості природних пар аденин-тимін та цитозин-гуанін-нуклеозид. Нові основи також повинні бути стабільно вирівняні поруч із природними базами на ділянці ДНК.

У 2008 році Ромесберг та його колеги виявив скупчення молекул нуклеозидів, які можна з’єднати через подвійний ланцюг ДНК майже так само ідеально, як і природні пари основ і вони показали, що ДНК, що містить ці неприродні пари основ, може розмножуватися у присутності відповідних ферментів. У подальшому дослідженні вченим вдалося знайти ферменти, які транскрибують напівсинтетичну ДНК в РНК.

Але ця робота проводилася в спрощеному середовищі пробірки. "Ці неприродні базові пари дуже добре працювали in vitro, але великим викликом було змусити їх працювати в набагато складніших умовах живої клітини", - описує Денис А. Малишев, член лабораторії Ромесберга.

Через кишкову паличку

У цьому дослідженні команда синтезувала ділянку кругової ДНК, відому як плазміда, і вставляла її в клітини звичайної бактерії E. Coli '. Плазмідна ДНК містила природні пари основ AT і CG, а також найкращу неприродну поведінку пари основ, яку виявила лабораторія Ромесберга, дві молекули, відомі як d5SICS і DNAM. Метою було отримати клітини 'E. Coli 'відтворить цю ДНК напівсинтетичний, як правило, можливий.

Найбільша перешкода полягає в тому, що молекулярні будівельні блоки для d5SICS і DNAM природним чином не присутні в клітинах. Тому, щоб отримати 'E. Coli 'повторюють ДНК, що містить ці неприродні основи, вченим довелося штучно постачати молекулярні будівельні блоки шляхом включення їх у рідкий розчин поза клітиною. Щоб отримати будівельні блоки, відомі як нуклеозид трифосфат, у клітинах, вони повинні були знайти спеціальні молекули транспортера трифосфату, які могли б виконати цю роботу.

Нарешті дослідникам вдалося знайти транспортер трифосфату, зроблені своєрідними мікроводоростями, що було досить добре для імпорту неприродних трифосфатів. Команда виявила, що повторена напівсинтетична плазміда з розумною швидкістю та точністю не сильно перешкоджає росту E. Coli 'і не виявляв ознак втрати своїх неприродних пар основ за рахунок механізмів відновлення ДНК.

"В принципі, ми могли б кодувати нові білки, виготовлені з нових неприродних амінокислот, що дало б нам більше, ніж будь-коли, сили адаптувати терапевтичні та діагностичні білки та лабораторні реагенти, які виконують бажані функції", - говорить Ромесберг. "Можливі й інші додатки, такі як наноматеріали", - підсумовує він.