Те са постигнали това, като са проектирали бактерия, чийто генетичен материал включва допълнителна двойка ДНК „букви“.

Мадрид | 08 · 05 · 14 | 13:18

създават

Споделете статията

Работата е извършена в опростената среда на епруветка. Гети Имиджис

Учени от Изследователския институт на Скрипс (TSRI) в Ла Джола, Калифорния, САЩ, са проектирали бактерия, чийто генетичен материал включва допълнителна двойка ДНК „букви“ или основи, които не се срещат в природата. Клетките на тази уникална бактерия могат да възпроизвеждат неестествените основи на ДНК по малко или много нормален начин.l по време на подаването на молекулните блокове.

„Животът на Земята в цялото му разнообразие е кодиран от две двойки основи на ДНК, AT и CG, и това, което създадохме, е организъм, който стабилно съдържа и двете, плюс трета неестествена двойка бази“, обяснява TSRI Research Director и Доцент Флойд Е. Ромесберг.

"Това показва, че има и други възможни решения за съхранение на информация и, разбира се, ни доближава до разширена биология на ДНК, която ще има много вълнуващи приложения в нови лекарства с нови видове нанотехнологии ", напредва главният изследовател на това проучване, чиито резултати публикуваха тази сряда дигиталното издание на" Nature '.

Ромесберг и неговата лаборатория работят от края на 90-те години да се намерят двойките молекули, които биха могли да служат като нови и функционални ДНК бази и по принцип биха могли да кодират белтъци и организми, които никога преди не са съществували.

Задачата не беше лесна, тъй като всяка нова функционална двойка ДНК база трябва да се свърже с афинитет, сравним с този на естествените аденин-тимин и цитозин-гуанин нуклеозидни базови двойки. Новите бази също ще трябва стабилно да се подредят заедно с естествените бази в участък от ДНК..

През 2008 г. Ромесберг и колегите му идентифицира клъстери от нуклеозидни молекули, които могат да бъдат свързани чрез двойна верига на ДНК почти толкова перфектно, колкото естествените базови двойки и те показаха, че ДНК, съдържаща тези неестествени базови двойки, може да се репликира в присъствието на правилните ензими. В по-късно проучване учените успяха да намерят ензими, които транскрибират полусинтетична ДНК в РНК.

Но тази работа беше извършена в опростената среда на епруветка. „Тези неестествени базови двойки са работили много добре in vitro, но голямото предизвикателство е да ги накараме да работят в много по-сложната среда на жива клетка“, описва Денис А. Малишев, член на лабораторията на Romesberg.

Чрез E.Coli

В настоящото проучване екипът синтезира участък от кръгова ДНК, известна като плазмид, и я вмъкна в клетките на обикновената бактерия Е. Coli '. Плазмидната ДНК съдържа естествени базови двойки AT и CG, заедно с най-доброто поведение на неестествени базови двойки, открито от лабораторията на Romesberg, две молекули, известни като d5SICS и DNAM. Целта беше да се получат клетките на „E. Coli ще възпроизведе тази ДНК полусинтетично най-нормално възможно.

Най-голямото препятствие е, че молекулните градивни елементи за d5SICS и DNAM не присъстват естествено в клетките. Следователно, за да получите 'E. Coli 'възпроизвеждат ДНК, съдържаща тези неестествени основи, учените трябваше да доставят молекулярните градивни елементи изкуствено чрез включването им в течен разтвор извън клетката. За да получат градивните елементи, известни като нуклеозид трифосфат, в клетките, те трябваше да намерят специални молекули транспортьори на трифосфат, които да свършат работата.

Изследователите най-накрая успяха да намерят трифосфатен транспортер, направени от един вид микроводорасли, което е достатъчно добро, за да внесе неестествените трифосфати. Екипът установи, че репликираният полусинтетичен плазмид с разумна скорост и прецизност не възпрепятства значително растежа на Е. Coli 'и не показа признаци на загуба на неестествените си базови двойки от механизмите за възстановяване на ДНК.

„По принцип бихме могли да кодираме нови протеини, направени от нови неестествени аминокиселини, което ще ни даде повече сила от всякога да адаптираме терапевтични и диагностични протеини и лабораторни реактиви, които имат желаните функции“, казва Ромесберг. „Възможни са и други приложения, като наноматериали“, заключава той.