Наука6 юни 2012

Изкуствено ДНК се копира точно като истинското

Може би скоро ще съществуват полусинтетични организми

Езикът на живота е на път да разшири речника си. Международен екип от учени откри, че копиращият механизъм на ДНК в тялото работи по същия начин и за изкуствено създадени градивни елементи от ДНК, както и за естествените.

Ако сега учените установят, че изкуствените ДНК кодиращи елементи работят добре и са безопасни за употреба, те могат да се превърнат в „строителен материал" , с който да се създават ДНК молекули, които тялото не може да произведе в този момент. Или да послужат за основа при създаването на частично изкуствен организъм.

ДНК кодира генетичната информация в живите организми чрез четири „строителни елемента", наречени бази - аденин, тимин, гуанин, цитозин, накратко А, Т, Г и Ц. В двойната редица на ДНК базите винаги се свърват точно по определен начин А-Т и Г-Ц.

През 2008 година екип от учени създава трета, изкуствено двойка от ДНК молекули, създадени да си пасват на същия принцип, наречени NaM и 5SICS. Сега изследователите заснемат чрез техника, наречена рентгенова кристалография как се копират А, Т, Г, Ц, NaM и 5SICS в тестови условия.

Копирането на ДНК се случва през цялото време в тялото, като например кожните или кръвните клетки, така че старите клетки да предадат генетичната си информация на новите.

Учените добавили двете изкуствени бази NaM и 5SICS към една естествена нишка ДНК и установили, че тя продължава да се копира почти толкова добре, колкото и в напълно естествено състояние. Изследователите не знаели защо е проработила толкова добре. Притеснявали се, че някак са успели да „измамят" копиращия механизъм на тялото, наречен ДНК полимераза.

Естествените бази А, Ц, Г и Т имат специфични форми и се подреждат много стегнато по ръбовете на ДНК спиралата. Учените вярват, че формата и реда им са от ключово значение за правилното протичане на полимеразата. Но NaM и 5SICS нямат нищо общо с тяхната форма, пък и не използват същите химически връзки като естествените бази и следователно не се подреждат по същия начин.

Чрез рентгеновата кристалография Флойд Ромесбърг и колегите му разбират защо въпреки привидните несъответствия се базите се копират правилно. „Очевидно ДНК полимеразата кара тази изкуствена двойка бази да образуват структура, която е на практика неразличима от структурата на естествена двойка бази", казва Денис Малишев, друг химик, участвал в изследването. Самите химически връзки, които синтетичните бази използват са много гъвкави, така че те могат да сменят позициите си лесно.

Учените наблюдават, че по време на процеса на полимераза изкуствените бази преминават през същата химическа обработка, както и натуралните бази. Освен това откриват, че полимеразата отказва да свърже изкуствена с естествена база, подобно на пасването на А само с Т и Г само с Ц.

За в бъдеще Ромесбърг, Маишев и другите от екипа ще се опитат да изчистят напълно процеса на копиране на изкуствените бази и след това могат да се заемат с изграждането на изкуствени организми от самото начало. „Ако успеем на накараме тази нова двойка да се репликира с висока ефективност и прецизност и в живо същество, ще се сдобием с полусинтетични организми", обобщава Ромесбърг.

Източник: livescience