Naukowcy stworzyli sztuczny nośnik informacji genetycznej

Alternatywą dla naturalnych nośników informacji genetycznej DNA i RNA są kwasy ksenonukleinowe (syntetyzowane w laboratorium), które są zdolne do przekazywania informacji genetycznej. Mogą być przekształcane w różne biologicznie użyteczne formy za pomocą „kierowanej ewolucji” i wykorzystywane jako biosensory.

Międzynarodowa grupa naukowców ze Stanów Zjednoczonych, Anglii, Belgii i Danii opublikowała w czasopiśmie Science news wyniki swoich badań nad zsyntetyzowanymi przez nich cząsteczkami, które mają wszelkie szanse okazać się alternatywą dla RNA i DNA.

Pytanie, czy takie alternatywy mogą istnieć, od dawna jest przedmiotem wielu badań i zaciekłych debat w społeczności naukowej. Jednym z autorów badania był John Chapat, naukowiec z Institute of Biosynthesis (Southern Arizona University).

Niedawno zasugerował, że jedną z takich alternatyw mógłby być kwas treozowy (treoza to jeden z prostych cukrów o wzorze C4H8O4).

Obecnie kontynuuje prowadzenie własnych eksperymentów w ramach europejskiej grupy zajmującej się bardziej ogólnym zagadnieniem: kwasami ksenonukleinowymi (XNA), czyli obcymi kwasami nukleinowymi, cząsteczkami, które nie występują w naturze, ale podobnie jak RNA i DNA, mogą przechowywać i przekazywać informacje genetyczne.

Teraz po raz pierwszy grupa ta zaprezentowała zestaw sześciu takich „nienaturalnych” polimerów kwasów nukleinowych, które opracowała.

Stworzenie na ich podstawie ksenostworzeń, co jako pierwsze przychodzi na myśl korespondentom, jest wciąż zbyt fantastyczne i niemożliwe, a badacze oczywiście nawet nie podjęli się jego oceny.

Naukowcy byli zadowoleni z tego, co można dziś zrobić z XNA. Okazuje się, że jeden z nich można przekształcić w najróżniejsze biologicznie użyteczne formy za pomocą „kierowanej ewolucji”.

W laboratorium powstały więc m.in. tzw. aptamery kwasu nukleinowego, niezwykłe czujniki chemiczne, które reagują na pojawienie się określonego związku chemicznego. W genetyce konwencjonalnej są one wykorzystywane na przykład do wyszukiwania defektów w DNA lub reagowania na pojawienie się związków, do których są dostrojone, poprzez wyłączenie odpowiednich genów. Ksenoaptamery opracowane przez grupę są zdolne nie tylko do uczestniczenia w podobnych działaniach genetycznych, mogą działać jak przeciwciała, znajdując i wiążąc odpowiednie cząsteczki z najwyższą wydajnością.

John Chapat przyznaje, że XNA można wykorzystać do tworzenia nowych typów diagnostyki i nowych kseno-biosensorów, które będą mogły działać jeszcze wydajniej niż te naturalne, ponieważ naturalne enzymy ochronne, skonfigurowane tak, aby niszczyć obce DNA i RNA, nie będą ich zauważać.

Eksperymentalna ksenobiologia to nowa nauka, którą zapoczątkowały te prace i która, zdaniem Chepeta, umożliwi w przyszłości stworzenie nieznanych dotąd metod terapeutycznych.

Praca nad kwasami ksenonukleinowymi prawdopodobnie odpowiada na inne ciekawe pytanie, które dręczy genetyków od dziesięcioleci: skąd na Ziemi wzięło się DNA i RNA.

Pod koniec ubiegłego wieku naukowcy dowiedzieli się, że DNA najprawdopodobniej powstało po mniej złożonym RNA, ale nie rozumieli, w jaki sposób RNA, a także najbardziej złożona cząsteczka, mogła powstać w naturze. Akademik A. Spirin, wiodący na świecie ekspert w dziedzinie RNA, stwierdził kiedyś, że poświęcił 2 lata swojego życia na tę kwestię i dowiedział się, że losowa synteza RNA mogła nastąpić w czasie znacznie dłuższym niż czas trwania całego Wszechświata. Prawdopodobieństwo tego zdarzenia jest znacznie mniejsze niż prawdopodobieństwo, że małpa napisze „Wojnę i pokój”.

Według jednej z teorii, cząsteczkom RNA poprzedzały jeszcze prostsze cząsteczki – pre-RNA, ale teoria ta miała wiele nieścisłości, które znikają, gdy wyobrazimy sobie, że między pre-RNA i RNA istniał jeszcze jeden pośrednik – jakaś substancja ksenogeniczna – kwas ksenonukleinowy.

Zdaniem Chepeta, tym pośrednikiem może być jego ukochany kwas treozowy (TNA).

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]