В наши дни ученые занимаются «расширением генетического кода» и используют для этого синтетическую систему ДНК. С помощью AEGIS (сокращенно от «искусственно расширенной генетической информационной системы») они смогут добавить четыре новые "буквы" к короткому алфавиту ДНК, что позволит создавать уникальные белки внутри нашего организма.
ДНК всех живых существ полностью зависят от четырех нуклеотидов: аденина (А), тимина (Т), гуанина (Г), и цитозина (Ц). Таким образом, ДНК в нашем теле, организмах наших питомцев и даже в растениях за окном построена на этом небольшом наборе строительных блоков. Достаточно оглянуться вокруг, чтобы увидеть невероятное разнообразие животного мира, которое способны породить эти четыре нуклеотида. Тем не менее, исследователям интересно, какие новые генетические формы мы получим, если расширим творческий запас ДНК.
AEGIS - научный проект Фонда прикладной молекулярной эволюции, финансируемого НАСА, добавил четыре новые буквы в алфавит ДНК: B, S, P и Z. Эти синтетические нуклеотиды соответствуют по размеру и форме природным нуклеотидам ДНК, что позволяет им встраиваться в спираль ДНК. А еще лучше, они образуют пары друг с другом так же, как это делают A, T, Г и Ц. Новые пары B:S и P:Z теперь соединяют две спирали вместе, образуя характерную двойную спираль ДНК.
E. coli, выращенная в лабораторных условиях. Фото: Wikimedia Commons
Как сообщается в новой статье, опубликованной в журнале Nature Communications, исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD), Фонда прикладной молекулярной эволюции (FfAME) и Института биологических исследований Салка проверили способность синтетических нуклеотидов изменять генетическую экспрессию кишечной палочки, начав с экспериментальной пары B:S. Они обнаружили, что, «вклиниваясь» в структуру ДНК, эта пара становится доступной для РНК-бактерий, которые используют инструкции ДНК для создания белков. Таким образом, РНК транскрибировала пару B:S, как будто она была естественной частью ДНК кишечной палочки E. coli.
«Учитывая, насколько разнообразна жизнь на Земле, состоящая всего из четырех нуклеотидов, перспективы того, что может произойти, если нам удастся добавить еще четыре, весьма заманчивы», - сказал он. Об этом сообщил старший автор исследования доктор Донг Ван в заявлении UCSD. «Расширение генетического кода может значительно разнообразить спектр молекул, которые мы можем синтезировать в лаборатории, и произвести революцию в подходе к созданию дизайнерских белков в качестве терапевтических средств».
Хотя пройдет еще немало времени, прежде чем ученые начнут внедрять людям новые «кирпичики» ДНК, потенциальные сферы применения синтетических нуклеотидов кажутся безграничными. Как упомянул Донг Ван, специальные белки могут помочь организму более конструктивно реагировать на болезни. Они могут даже стимулировать бактерии производить вещества, которые можно использовать в энергетике и материаловедении.
«Существует множество потенциальных вариантов новых букв помимо тех, которые мы опробовали на данный момент, — продолжил Ван, — но нам нужно проделать еще много работы, чтобы выяснить, как далеко мы можем зайти».
