Новости        Телеология        en

Наука и жизнь
Дезоксирибонуклеиновая кислота с добавочными четырьмя буквами похожа на настоящую и вполне подходит для работы с некоторыми белками.

Генетический код это чередование четырёх молекулярных букв, четырёх азотистых оснований в нуклеиновых кислотах, дезоксирибонуклеиновой кислоте и рибонуклеиновой кислоте. Азотистые основания - А, Т, G и C, то есть аденин, тимин - в рибонуклеиновой кислоте тимин замещён урацилом, гуанин и цитозин. Но сами по себе буквы ничего не значат - они должны складываться в слова.

Слова в генетическом коде состоят из трех букв, образующих между собой разные комбинации. Такие слова-триплеты соответствуют аминокислотам, и когда идет синтез белка, то специальные молекулярные машины читают код тройками, и в соответствии с последовательностью троек строят последовательность аминокислот.

А, Т, G и C пришиты к длиннейшим сахарофософатным «перилам» и в двуцепочечной молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты смотрят друг на друга - то есть в пространство между цепочек, причем напротив А всегда должен стоять Т, а напротив Г - Ц, связанные водородными связями. Такое правило спаривания оснований возникло не просто так. Аденин напротив тимина и гуанин напротив цитозина дают устойчивую структуру всей двуспиральной молекуле. Она одинакова по всей длине, она достаточно стабильна и при этом с ней удобно работать разным белкам, которые копируют генетическую информацию либо в другую молекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты, либо в молекулу рибонуклеиновой кислоты, предназначенную для белкового синтеза.

Но действительно ли только такие четыре молекулы-буквы могут обеспечить дезоксирибонуклеиновой кислоте подходящую структуру? На самом деле нет, и химики с биологами успели насинтезировать много искусственных азотистых оснований, которые можно успешно ввести в дезоксирибонуклеиновую кислоту. Впервые такие «буквы» появились в конце 80-х годов прошлого века - это были модификации гуанина и цитозина. Дезоксирибонуклеиновая кислота с ними нормально удваивалась и на ней нормально синтезировалась рибонуклеиновая кислота.

Сотрудники биотехнологической компании Firebird Biomolecular Sciences некоторое время назад сумели создать шестинуклеотидную дезоксирибонуклеиновую кислоту, в которой, кроме обычных А, Т, G и C, были основания Z и P. И вот сейчас те же исследователи вместе с коллегами из ряда других научных центров опубликовали в Science статью с описанием восьминуклеотидной дезоксирибонуклеиновой кислоты, в которой генетический алфавит удвоился: к имеющимся А, Т, G, C, Z и P добавили S и B.

Эта дезоксирибонуклеиновая кислота выглядит и ведёт себя как обычная, то есть её структуры почти такая же, как у дезоксирибонуклеиновой кислоты с природными А, Т, G, C, и чтобы разделить её цепи - а чтобы клеточные ферменты могли прочесть генетическую информацию, они должны сначала разделить цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты - нужно примерно то же количество энергии, как и для природной дезоксирибонуклеиновой кислоты. Чтобы проверить, могут ли природные ферменты работать с такой молекулой, исследователи взяли вирусные рибонуклеиновые кислоты-полимеразы - так называют ферменты, которые синтезируют рибонуклеиновую кислоту на шаблоне дезоксирибонуклеиновой кислоты. И эти ферменты сумели сделать нужную копию рибонуклеиновой кислоты, то есть новые искусственные буквы их не смутили.

Но, как мы сказали вначале, сами по себе буквы ничего не значат. Они должны складываться в слова. То есть следующий шаг сделать новые тройки нуклеотидов, которые будут кодировать какие-то аминокислоты, причём так, чтобы с ними можно было синтезировать белок. Это не так невероятно, как кажется на первый взгляд. Мы как-то уже писали о том, как бактериальную дезоксирибонуклеиновую кислоту не только снабдили двумя новыми генетическими буквами, но и сумели сделать с ними два слова, соответствующих новым аминокислотам - модификациям лизина и фенилаланина. И бактерии сумели синтезировать с ними белки.

Возникает вопрос, зачем вообще нужно столь фундаментально вмешиваться в генетический алфавит и словарь. Здесь все просто. С новыми аминокислотами можно создавать новые белковые молекулы, сконструированные для конкретных задач. Конечно, белки модифицировали в лабораториях и раньше, но, внедрившись в генетический код, это можно проделывать намного эффективнее. И тут речь не только о белках, но и о полусинтетических организмах с новыми свойствами.

Причём не стоит забывать, что, добавив всего лишь две буквы, мы расширяем число возможных генетических слов до 216, и в результате получаем возможность кодировать еще 172 аминокислоты, вдобавок к прежним двадцати. Простор для биоинженерии, как видим, бескрайний.

2001-2024 Лицензия CC BY-NC-ND Денис Полевой