Создается искусственный генный алфавит

Создание искусственной жизни может начаться с новой пары нуклеотидов, которые способны встраиваться в структуру ДНК.

Новые искусственные нуклеотиды были созданы в результате многолетней работы группы американских ученых из Калифорнии под руководством Флойда Ромсберга (Floyd Romesberg). Ученые синтезировали и изучали нуклеотиды, которые лишь незначительно отличались от четырех природных - аденина, гуанина, тимина, урацила, входящих в любую молекулу ДНК.

В результате было получено около 200 новых соединений, в принципе имеющих возможность встроиться в нуклеотидную последовательность ДНК, но ни одно из них до последнего времени не приводило к созданию ДНК, которая обладала бы способностью репликации (создания точной копии молекулы) с помощью фермента ДНК-полимеразы.

Тогда Ромсберг и его коллеги решили попробовать методику, которую применяют разработчики новых лекарств. Они призвали на помощь случай - специальные методы синтеза давали огромное разнообразие продуктов с заранее неизвестными свойствами, а затем из этих продуктов отбирали те, которые могут потенциально иметь нужную для исследователей активность.

В результате было получено свыше 3600 новых молекул, и с помощью двух различных процедур скрининга (направленного отбора) из них была выделена пара оснований, получивших условное название dSICS и dMMO2.

Итоги скрининга немало удивили ученых - с помощью рациональной методики, используемой ранее более десяти лет, предсказать нужные свойства у этих молекул было невозможно.

Получение пары молекул еще не означало финал этой многолетней работы.

Дело в том, что хотя и было найдено две молекулы, что необходимо для их встраивания в генетический код (напомним, что в двойной спирали ДНК аденину всегда соответствует гуанин, а тимину - цитозин), но у новых кандидатов в "буквы" генетического кода было одно неприятное свойство - dSICS нередко соединялся с другой такой же молекулой, а не с комплементарной ей dMMO2.

Тогда ученые решили несколько модифицировать dSICS. Было синтезировано 15 различных модификаций этой молекулы, и лишь одна под названием d5SICS полностью удовлетворяла требованиям разработчиков. Она не образовывала димеры, а соединялась лишь с dMMO2, и, самое главное, природная ДНК-полимераза показала способность искусственной ДНК к репликации.

Исследователи пока не изучили всех подробностей этой важнейшей реакции. Для этого потребуется усилия многих научных коллективов. Уже сейчас ясно, что искусственые ДНК открывают огромное количество приложений, связанных как с созданием новых организмов и белков, так и использованием ДНК для иных целей, вроде ДНК-вычислений. Немало вопросов возникнет и о безопасности использования искусственной ДНК.