ДНК з додатковими чотирма літерами схожа на справжню і цілком підходить для роботи з деякими білками.
Генетичний код - це чергування чотирьох молекулярних літер, чотирьох азотистих підстав у нуклеїнових кислотах, ДНК і РНК. Азотисті підстави - А, Т, G і C, тобто аденін, тимін (в РНК тимін заміщений урацилом), гуанін і цитозин. Але самі по собі літери нічого не значать - вони повинні складатися в слова.
Слова в генетичному коді складаються з трьох букв, що утворюють між собою різні комбінації. Такі слова-триплети відповідають амінокислотам, і коли йде синтез білка, то спеціальні молекулярні машини читають код трійками, і відповідно до послідовності трійок будують послідовність амінокислот.
А, Т, G і C пришиті до довгих цукроф^ атних «перилів» і в двоцепочковій молекулі ДНК дивляться один на одного - тобто в простір між ланцюжків, причому навпроти А завжди повинен стояти Т, а навпроти Г - Ц, пов'язані водневими зв'язками. Таке правило спарювання підстав виникло не просто так: аденін навпроти тиміна і гуанін навпроти цитозину дають стійку структуру всій двоспіральній молекулі. Вона однакова по всій довжині, вона досить стабільна і при цьому з нею зручно працювати різним білкам, які копіюють генетичну інформацію або в іншу молекулу ДНК, або в молекулу РНК, призначену для білкового синтезу.
Але чи дійсно тільки такі чотири молекули-літери можуть забезпечити ДНК відповідну структуру? Насправді ні, і хіміки з біологами встигли насинтезувати багато штучних азотистих підстав, які можна успішно ввести в ДНК. Вперше такі «літери» з'явилися наприкінці 80-х років минулого століття - це були модифікації гуаніну і цитозину; ДНК з ними нормально подвоювалася і на ній нормально синтезувалася РНК.
Співробітники біотехнологічної компанії Firebird Biomolecular Sciences деякий час тому зуміли створити шестинуклеотидну ДНК, в якій, крім звичайних А, Т, G і C, були підстави Z і P. І ось зараз ті ж дослідники разом з колегами з ряду інших наукових центрів опублікували в Science статтю з описом восьминуклеотидною ДНавіт Генетичний, в Ал до наявних А, Т, G, C, Z і P додали S і B.
Ця ДНК виглядає і поводиться як звичайна, тобто її структури майже така ж, як у ДНК з природними А, Т, G, C, і щоб розділити її ланцюги (а щоб клітинні ферменти могли прочитати генетичну інформацію, вони повинні спочатку розділити ланцюги ДНК), потрібно приблизно ту ж кількість енергії, як і для природної ДНК. Щоб перевірити, чи можуть природні ферменти працювати з такою молекулою, дослідники взяли вірусні РНК-полімерази - так називають ферменти, які синтезують РНК на ДНК-шаблоні. І ці ферменти зуміли зробити потрібну РНК-копію, тобто нові штучні літери їх не збентежили.
Але, як ми сказали спочатку, самі по собі літери нічого не значать - вони повинні складатися в слова. Тобто наступний крок - зробити нові трійки нуклеотидів, які будуть кодувати якісь амінокислоти, причому так, щоб з ними можна було синтезувати білок. Це не так неймовірно, як здається на перший погляд: ми якось вже писали про те, як бактеріальну ДНК не тільки забезпечили двома новими генетичними літерами, але і зуміли зробити з ними два слова, що відповідають новим амінокислотам - модифікаціям лізину і фенілаланіну. І бактерії зуміли синтезувати з ними білки.
Виникає питання, навіщо взагалі потрібно настільки фундаментально втручатися в генетичний алфавіт і словник. Тут все просто: з новими амінокислотами можна створювати нові білкові молекули, сконструйовані для конкретних завдань. Звичайно, білки модифікували в лабораторіях і раніше, але, впровадившись в генетичний код, це можна проробляти набагато ефективніше. І тут мова не тільки про білки, а й про півсинтетичні організми з новими властивостями.
Причому не варто забувати, що лише дві додаткові літери дозволяють кодувати до 152 амінокислот, простір для біоінженерії, як бачимо, безкрайній.
За матеріалами The Scientist.