Перспективы синтетической биологии

СОЗДАНЫ ИСКУССТВЕННЫЕ НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ, КОТОРЫЕ МОГУТ САМОРЕПЛИЦИРОВАТЬСЯ И ЭВОЛЮЦИОНИРОВАТЬ, ЧТО ОТКРЫВАЕТ НОВУЮ ЭРУ В СИНТЕТИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ - http://echo.msk.ru/programs/granit/882100-echo/

У микрофона Марина Аствацатурян! Синтетические нуклеиновые кислоты, которые назвали ксенонуклеиновыми кислотами, ведут себя так же, как их природные аналоги, генетические полимеры ДНК и РНК. То есть это спиральные молекулы, которые способны удваиваться, а также эволюционировать, т.е. производить замены отдельных элементов в своей цепочке. О создании таких нуклеиновых кислот сообщили исследователи из Лаборатории молекулярной биологии Совета по медицинским исследованиям (MRC Laboratory of Molecular Biology) в Кембридже, Великобритания, опубликовав статью в Science (20 April, 2012). Это достижение найдет применение не только в биотехнологии и конструировании новых лекарственных препаратов, но также в изучении вопроса о происхождении жизни – на Земле и за ее пределами, пишет The Scientist. По словам эксперта издания Эрика Кула (Eric Kool) (Stanford University, California), получение ксенонуклеиновых кислот говорит о том, что "не нужно привязываться к рибозному или дезоксирибозному скелету РНК или ДНК для того, чтобы располагать передаваемой, наследуемой и эволюционирующей информацией". Ученые пытались создавать всевозможные ксенонуклеиновые кислоты последние лет 20, манипулируя различными сахарами в качестве замены рибозным и дезоксирибозным остаткам. В частности, при создании подобия ДНК под названием ТНК (TNA) использовалась треоза, а ангидрогекситол дал название искусственному биополимеру ГНК (HNA). Эти молекулы изучались с целью применения в биотехнологии и медицине. Однако они не были аналогами ДНК и РНК в биологическом смысле – не самореплицировались и не эволюционировали.

Кембриджские исследователи под руководством Филиппа Холлигера (Philipp Hollinger), приступая к созданию ксенонуклеиновых кислот, сначала получили ферменты, которые могли бы участвовать в репликации, т.е. удвоении генетических полимерных молекул. Они достигли этого, вызывая мутации у существующих ДНК-полимераз, с последующим отбором тех вариантов, которые не только "узнавали" синтетические нуклеиновые кислоты, считывали с них информацию, но и могли осуществлять их синтез. Таким образом было выделено шесть различных типов ксенонуклеиновых кислот. По мнению Холлигера, их изучение поможет понять, почему основой всего живого являются именно ДНК и РНК. Для того, чтобы увидеть эволюцию синтетических нуклеиновых кислот, ученые сделали набор последовательностей ГНК и отобрали из них те, что связываются с двумя определенными молекулами-мишенями. Эти избранные варианты ангидрогекситолнуклеиновой кислоты размножили с помощью специфических для нее полимераз и снова отбирали варианты, связывающиеся с молекулами-мишенями. После восьми циклов селекции последовательности ГНК уже не были случайными, но несли определенный мотив, обеспечивающий высокую вероятность связывания с мишенями. Иными словами, ГНК проявила способность эволюционировать. "Полимеразы Холлигера, возможно, являются первым инструментом в наборе для манипуляций ксенонуклеиновыми кислотами, но по мере расширения арсенала таких инструментов будут возрастать возможности синтетической биологии, основанной на ксенонуклеиновых кислотах", говорит Джек Шостак (Jack Szostak) из Гарвардской медицинской школы, лауреат Нобелевской премии 2009 года. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества "Поиск".