Οι επιστήμονες δημιούργησαν έναν τεχνητό φορέα γενετικών πληροφοριών

Μια εναλλακτική λύση στους φυσικούς φορείς γενετικών πληροφοριών DNA και RNA είναι τα ξενονουκλεϊκά οξέα (που συντίθενται στο εργαστήριο), τα οποία είναι ικανά να μεταδίδουν γενετικές πληροφορίες. Μπορούν να μετασχηματιστούν σε διάφορες βιολογικά χρήσιμες μορφές χρησιμοποιώντας «κατευθυνόμενη εξέλιξη» και να χρησιμοποιηθούν ως βιοαισθητήρες.

Μια διεθνής ομάδα ερευνητών από τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Αγγλία, το Βέλγιο και τη Δανία δημοσίευσε στο περιοδικό Science news σχετικά με μόρια που συνέθεσαν και τα οποία έχουν κάθε πιθανότητα να λειτουργήσουν ως εναλλακτική λύση στο RNA και το DNA.

Το ερώτημα κατά πόσον μπορούν να υπάρχουν τέτοιες εναλλακτικές λύσεις αποτελεί εδώ και καιρό αντικείμενο μεγάλης έρευνας και έντονης συζήτησης στην επιστημονική κοινότητα. Ένας από τους συγγραφείς της μελέτης ήταν ο John Chapat, επιστήμονας στο Ινστιτούτο Βιοσύνθεσης (Πανεπιστήμιο Νότιας Αριζόνα).

Πριν από λίγο καιρό, πρότεινε ότι μία από αυτές τις εναλλακτικές λύσεις θα ήταν το νουκλεϊκό οξύ θρεόζης (η θρεόζη είναι ένα από τα απλά σάκχαρα με τον τύπο C4H8O4).

Συνεχίζει πλέον να αναπτύσσει τα δικά του πειράματα ως μέλος μιας ευρωπαϊκής ομάδας που εργάζεται πάνω σε ένα γενικότερο ζήτημα: τα ξενονουκλεϊκά οξέα (XNA), με άλλα λόγια ξένα νουκλεϊκά οξέα, μόρια που δεν υπάρχουν στη φύση, αν και με τον ίδιο τρόπο όπως το RNA και το DNA, είναι ικανά να αποθηκεύουν και να μεταδίδουν γενετικές πληροφορίες.

Τώρα, για πρώτη φορά, αυτή η ομάδα έχει επιδείξει ένα σύνολο έξι τέτοιων «αφύσικων» πολυμερών νουκλεϊκών οξέων που έχει αναπτύξει.

Η δημιουργία ξενοπλασμάτων στη βάση τους, που είναι το πρώτο πράγμα που έρχεται στο μυαλό των ανταποκριτών, είναι ακόμα πολύ φανταστική και αδύνατη, και οι ερευνητές, φυσικά, δεν την έχουν καν αξιολογήσει.

Οι επιστήμονες ήταν ικανοποιημένοι με όσα μπορούν να γίνουν με το XNA σήμερα. Αποδεικνύεται ότι ένα από αυτά μπορεί να μετατραπεί σε κάθε είδους βιολογικά χρήσιμες μορφές χρησιμοποιώντας «κατευθυνόμενη εξέλιξη».

Έτσι, στο εργαστήριο, μεταξύ άλλων, κατασκευάστηκαν τα λεγόμενα απταμερή νουκλεϊκών οξέων, ασυνήθιστοι χημικοί αισθητήρες που ανταποκρίνονται στην εμφάνιση μιας συγκεκριμένης χημικής ένωσης. Στη συμβατική γενετική, χρησιμοποιούνται, για παράδειγμα, για την αναζήτηση ελαττωμάτων στο DNA ή για την ανταπόκριση στην εμφάνιση ενώσεων στις οποίες έχουν ρυθμιστεί απενεργοποιώντας τα αντίστοιχα γονίδια. Τα ξενο-απταμερή που αναπτύχθηκαν από την ομάδα είναι ικανά όχι μόνο να συμμετέχουν σε παρόμοιες γενετικές δράσεις, αλλά μπορούν να δράσουν και σαν αντισώματα, βρίσκοντας και συνδέοντας κατάλληλα μόρια με την υψηλότερη αποτελεσματικότητα.

Ο John Chapat παραδέχεται ότι το XNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία νέων τύπων διαγνωστικών και νέων ξενο-βιοαισθητήρων που θα μπορούν να λειτουργούν ακόμη πιο αποτελεσματικά από τους φυσικούς, καθώς οι φυσικοί ενζυμικοί φύλακες, που έχουν ρυθμιστεί να καταστρέφουν ξένο DNA και RNA, δεν θα τους αντιληφθούν.

Η πειραματική ξενοβιολογία είναι μια νέα επιστήμη που έχει ξεκινήσει και, σύμφωνα με τον Chepet, θα καταστήσει δυνατή τη δημιουργία προηγουμένως ανήκουστων θεραπευτικών μεθόδων στο μέλλον.

Αυτή η εργασία για τα ξενονουκλεϊκά οξέα παρέχει μια πιθανή απάντηση σε ένα άλλο ενδιαφέρον ερώτημα που βασανίζει όλους τους γενετιστές εδώ και δεκαετίες: πώς προέκυψε το DNA και το RNA στη Γη.

Στα τέλη του περασμένου αιώνα, οι επιστήμονες έμαθαν ότι το DNA πιθανότατα προέκυψε μετά από λιγότερο πολύπλοκο RNA, αλλά δεν κατάλαβαν πώς το RNA, επίσης το πιο πολύπλοκο μόριο, θα μπορούσε να δημιουργηθεί στη φύση. Ο ακαδημαϊκός A. Spirin, κορυφαίος ειδικός στο RNA στον κόσμο, δήλωσε κάποτε ότι είχε αφιερώσει 2 χρόνια της ζωής του σε αυτό το θέμα και έμαθε ότι η τυχαία σύνθεση RNA θα μπορούσε να είχε συμβεί σε έναν χρόνο πολύ μεγαλύτερο από τη διάρκεια ζωής ολόκληρου του Σύμπαντος. Η πιθανότητα αυτού του γεγονότος είναι πολύ μικρότερη από την πιθανότητα ένας πίθηκος να γράψει το "Πόλεμος και Ειρήνη".

Σύμφωνα με μια θεωρία, τα μόρια RNA προηγήθηκαν από ακόμη απλούστερα μόρια - το προ-RNA, αλλά αυτή η θεωρία είχε μεγάλο αριθμό ασυνεπειών, οι οποίες εξαλείφονται αν φανταστούμε ότι μεταξύ του προ-RNA και του RNA υπήρχε ένας άλλος ενδιάμεσος - κάποια ξενογενετική ουσία - το ξενο-νουκλεϊκό οξύ.

Αυτός ο ενδιάμεσος παράγοντας, σύμφωνα με τον Chepet, θα μπορούσε οπωσδήποτε να είναι το αγαπημένο του νουκλεϊκό οξύ θρεόζης (TNA).

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]