ХНК не хуже ДНК

Альтернатива натуральным носителям генетической информации РНК и ДНК – ксенонуклеиновые кислоты, способные передавать генетическую информацию, синтезированы в лаборатории. Их можно превращать в различные биологически полезные формы с помощью «направленной эволюции» и использовать в качестве биосенсоров.

Международная группа исследователей из США, Великобритании, Бельгии и Дании опубликовала в последнем номере журнала Science сообщение о синтезированных ими молекулах, которые могут выступать в качестве альтернатив природным носителям генетической информации – РНК и ДНК.

Вопрос о том, могут ли существовать подобные альтернативы, давно был предметом многих исследований и ожесточенных дебатов в научном сообществе. Непосредственное участие в них принимал и Джон Чепэт, биохимик из Института биосинтеза при Университете Южной Аризоны.

%%Недавно он предположил, что одной из таких альтернатив может стать нуклеиновая кислота треозы (треоза – один из простейших сахаров с формулой C4H8O4).

Теперь он продолжил развитие своих исследований в составе европейской группы, занятой более общим вопросом – ксенонуклеиновыми кислотами (XNA), то есть чужеродными нуклеиновыми кислотами, молекулами, в природе не существующими, но точно так же, как РНК и ДНК, способными хранить и передавать генетическую информацию.

Сегодня эта группа впервые продемонстрировала созданный ею набор из шести таких «неестественных» полимеров нуклеиновой кислоты.

Создание на их основе ксеносуществ, первым приходящее в голову журналистам, слишком пока фантастично и нереально, и его исследователи, естественно, даже не рассматривали.

Им хватило и того, что можно сделать с XNA в настоящее время. Оказалось, что одну из них можно превращать в различные биологически полезные формы с помощью «направленной эволюции».

Так, в лаборатории были также созданы так называемые аптамеры нуклеиновых кислот, своеобразные химические датчики, рецепторы, которые реагируют на появление определенного химического соединения. В обычной генетике они используются, в частности, для поиска повреждений в ДНК или реагируют на появление соединения, на которое они настроены выключением соответствующего гена. Созданные группой ксено-аптамеры способны не только на участие в подобных генетических процессах, они могут работать по принципу антител, с высокой эффективностью находя и связывая соответствующие молекулы.

Джон Чепэт утверждает, что XNA можно будет использовать при создании новых типов диагностики и новых ксено-биосенсоров, которые смогут работать даже успешнее, чем природные, поскольку естественные ферменты-охранники, настроенные разрушать чужие ДНК и РНК, их просто не увидят.

Экспериментальная ксенобиология, новая наука, начало которой положено этой работой, по словам Чепэта, позволит в будущем создавать прежде невиданные терапевтические методы.

Эта работа по ксенонуклеиновым кислотам дает возможный ответ еще на один вопрос, который десятилетиями мучает генетиков: как на Земле появились ДНК и РНК.

В конце прошлого века ученые выяснили, что ДНК, вероятнее всего, появилась после менее сложной РНК, но вот как в природе могла быть синтезирована РНК, тоже сложнейшая молекула, они не понимали. Академик Александр Спирин, один из главных в мире специалистов по РНК, утверждал как-то, что он потратил два года жизни на этот вопрос, и выяснил, что случайный синтез РНК мог произойти за время, намного большее, чем время жизни Вселенной. Вероятность такого события намного меньше, чем вероятность того, что обезьяна, шлепая по клавишам, напишет «Войну и Мир».

По одной из гипотез, молекулам РНК предшествовали более простые молекулы – пре-РНК, но у нее было множество нестыковок, которые прекрасным образом убираются, если предположить, что посредником между пре-РНК и РНК было какое-то ксеногенетическое соединение – ксено-нуклеиновая кислота.

Таким посредником, по утверждению Чепэта, вполне могла быть его любимая нуклеиновая кислота треозы (ТНК).

Обладая способностью работать с четырьмя нуклеотидами, четырьмя буквами, составляющими генетический алфавит – А, С, Т и G – по законам, установленным еще Уотсоном и Криком, открывшими двойную спираль ДНК, эта ТНК могла исполнить роль синхронного переводчика, передавшего информацию из мира пре-РНК в мир РНК.

Альтернатива натуральным носителям генетической информации РНК и ДНК – ксенонуклеиновые кислоты, способные передавать генетическую информацию, синтезированы в лаборатории. Их можно превращать в различные биологически полезные формы с помощью «направленной эволюции» и использовать в качестве биосенсоров.

Международная группа исследователей из США, Великобритании, Бельгии и Дании опубликовала в последнем номере журнала Science сообщение о синтезированных ими молекулах, которые могут выступать в качестве альтернатив природным носителям генетической информации – РНК и ДНК.

Вопрос о том, могут ли существовать подобные альтернативы, давно был предметом многих исследований и ожесточенных дебатов в научном сообществе. Непосредственное участие в них принимал и Джон Чепэт, биохимик из Института биосинтеза при Университете Южной Аризоны.

%%Недавно он предположил, что одной из таких альтернатив может стать нуклеиновая кислота треозы (треоза – один из простейших сахаров с формулой C4H8O4).

Теперь он продолжил развитие своих исследований в составе европейской группы, занятой более общим вопросом – ксенонуклеиновыми кислотами (XNA), то есть чужеродными нуклеиновыми кислотами, молекулами, в природе не существующими, но точно так же, как РНК и ДНК, способными хранить и передавать генетическую информацию.

Сегодня эта группа впервые продемонстрировала созданный ею набор из шести таких «неестественных» полимеров нуклеиновой кислоты.

Создание на их основе ксеносуществ, первым приходящее в голову журналистам, слишком пока фантастично и нереально, и его исследователи, естественно, даже не рассматривали.

Им хватило и того, что можно сделать с XNA в настоящее время. Оказалось, что одну из них можно превращать в различные биологически полезные формы с помощью «направленной эволюции».

Так, в лаборатории были также созданы так называемые аптамеры нуклеиновых кислот, своеобразные химические датчики, рецепторы, которые реагируют на появление определенного химического соединения. В обычной генетике они используются, в частности, для поиска повреждений в ДНК или реагируют на появление соединения, на которое они настроены выключением соответствующего гена. Созданные группой ксено-аптамеры способны не только на участие в подобных генетических процессах, они могут работать по принципу антител, с высокой эффективностью находя и связывая соответствующие молекулы.

Джон Чепэт утверждает, что XNA можно будет использовать при создании новых типов диагностики и новых ксено-биосенсоров, которые смогут работать даже успешнее, чем природные, поскольку естественные ферменты-охранники, настроенные разрушать чужие ДНК и РНК, их просто не увидят.

Экспериментальная ксенобиология, новая наука, начало которой положено этой работой, по словам Чепэта, позволит в будущем создавать прежде невиданные терапевтические методы.

Эта работа по ксенонуклеиновым кислотам дает возможный ответ еще на один вопрос, который десятилетиями мучает генетиков: как на Земле появились ДНК и РНК.

В конце прошлого века ученые выяснили, что ДНК, вероятнее всего, появилась после менее сложной РНК, но вот как в природе могла быть синтезирована РНК, тоже сложнейшая молекула, они не понимали. Академик Александр Спирин, один из главных в мире специалистов по РНК, утверждал как-то, что он потратил два года жизни на этот вопрос, и выяснил, что случайный синтез РНК мог произойти за время, намного большее, чем время жизни Вселенной. Вероятность такого события намного меньше, чем вероятность того, что обезьяна, шлепая по клавишам, напишет «Войну и Мир».

По одной из гипотез, молекулам РНК предшествовали более простые молекулы – пре-РНК, но у нее было множество нестыковок, которые прекрасным образом убираются, если предположить, что посредником между пре-РНК и РНК было какое-то ксеногенетическое соединение – ксено-нуклеиновая кислота.

Таким посредником, по утверждению Чепэта, вполне могла быть его любимая нуклеиновая кислота треозы (ТНК).

Обладая способностью работать с четырьмя нуклеотидами, четырьмя буквами, составляющими генетический алфавит – А, С, Т и G – по законам, установленным еще Уотсоном и Криком, открывшими двойную спираль ДНК, эта ТНК могла исполнить роль синхронного переводчика, передавшего информацию из мира пре-РНК в мир РНК.