V roku 1953, keď vedci presvedčivo identifikovali štruktúru DNA, išlo o monumentálne odhalenie, ktoré získalo Nobelovu cenu: štyri nukleotidy, z ktorých každý obsahoval bázu označenú písmenom, boli usporiadané do štruktúry dvojitej špirály. Tieto štyri bázy alebo „písmená“ tvoria páry: adenín, A, zápasy s tymínom, T a cytozín, C, väzby s guanínom, G. Tieto páry sú v podstate stavebnými kameňmi života na Zemi; spôsob, akým sú páry usporiadané, vytvára genetické pokyny, ako sa vyrábajú proteíny, čo zase pomáha takmer v každom kritickom procese, ktorý nás udržuje nažive.
Interdisciplinárny tím vedcov rozšíril genetickú abecedu vytvorením syntetickej DNA, ktorá používa osem písmen namiesto štyroch, podľa novej štúdie uverejnenej v časopise Science . Nová vyrobená štruktúra sa nazýva „ hachimoji DNA“ z japonských slov pre „osem“ a písmeno. „Vytvorenie DNA z hachimoji bolo, ako píše Carl Zimmer v denníku New York Times, „ chemickou cestou de-force “pre skupinu. pod vedením Stevena Bennera, syntetického biológa Nadácie pre aplikovanú molekulárnu evolúciu. Tento postup ponúka nové možnosti v mnohých oblastiach vrátane lekárskeho výskumu a ukladania údajov.
Syntetická DNA sa v laboratóriu vyrába od nuly. DNA naprogramovaná na mieru môže poskytnúť pokyny, ktoré sa nemusia vyskytovať v prírode. Syntetická DNA - pomocou typických štyroch báz - sa v súčasnosti vyvinula na nové účely, napríklad na vytváranie nových vôní na parfumy, ale existujú aj potenciálne lekárske aplikácie, napríklad výroba enzýmu, ktorý môže štiepiť lepok a liečiť celiakiu.
„Hachimoji DNA“ pridá do zmesi dva nové páry - P a Z, potom B a S. Predchádzajúca práca vytvorila rôzne verzie štruktúr šiestich syntetických DNA. Osem bázová DNA dramaticky rozširuje možný počet trojpísmenových kombinácií alebo kodónov, ktoré môže DNA uložiť.
Megan Molteni spoločnosti Wired vysvetľuje:
„Štvorpísmenová abeceda vám poskytne 64 možných kodónov, ktoré poskytujú 20 aminokyselín, stavebné bloky proteínov. Šesť písmen vás vezme do 256 kodónov; osem je 4 096. “
Väčšina predchádzajúcich pokusov o pridanie párov báz bola nestabilná, pretože vo svojich bázach používali molekuly odpudzujúce vodu, uvádza Matthew Warren pre Nature . Nové syntetické páry sa mohli vtlačiť medzi prirodzené páry, ale nemohli sa umiestniť do jedného radu. DNA hachimoji však používa vodíkové väzby - rovnako ako prirodzene sa vyskytujúca DNA - a dodáva tak štrukturálnu integritu.
DNA v prírode obsahuje pokyny na tvorbu proteínov. Kľúčovým krokom v tomto procese je vytvorenie reťazca RNA so zrkadlovým obrazom. Inak zostanú informácie uložené v DNA nepoužité, napríklad recept, ktorý sa nikdy neuvaľuje. Nebudete môcť pozorovať účinok žiadnych novo vytvorených génov, nieto vidieť vývoj. Spoluautor štúdie Andrew Ellington, vývojový inžinier na Texaskej univerzite, syntetizoval enzým, ktorý dokázal prečítať DNA hachimoji (vrátane nových písmen) a vytvoriť zodpovedajúci reťazec RNA. RNA pracovala podľa návrhu, správy Megan Molteni od spoločnosti Wired : niektoré vytvorili zelenú žiarivku, zatiaľ čo iné sa viazali na nádory pečene alebo bunky rakoviny prsníka v Petriho miske.
Vylepšená skladovacia kapacita DNA Hachimoji znamená, že by sme mohli použiť osem písmenovú DNA na ukladanie informácií, ako je mimoriadne odolný mikroskopický počítačový čip. Ako vysvetľuje Ed Yong v National Geographic, vedci môžu vytvoriť kľúč, ktorý prekladá informácie z jazyka počítačov - binárne 1 a 0 - do písmen abecedy DNA. DNA trvá omnoho dlhšie a zaberá oveľa menej miesta ako pevné disky a vedci úspešne uložili celý počítačový operačný systém a celý film do normálnej štvorpísmenovej DNA.
Objav tiež pomáha odpovedať na biologickú otázku: môže existovať život pomocou iných stavebných blokov iných ako štyri nukleotidové bázy, ktoré sa používajú na tejto planéte? Syntetický biológ Floyd Romesberg povedal pre Nature, že nový výskum je „koncepčný prielom“.
"Dlho sme mali náznaky, že život sa vyvinul z G, A, T, C, nie preto, že to boli presne tie správne suroviny, ale preto, že boli jednoducho dostupné, " uviedol Romesberg v rozhovore pre spoločnosť Wired a táto štúdia je prvý potvrdil toto podozrenie.
NASA, jedna z organizácií, ktorá financovala štúdiu, v tlačovej správe oznámila, že výskum DNA hachimoji bude informovať o svojom hľadaní života na iných planétach, pretože objav naznačuje, že mimozemský život nemusí používať rovnaké stavebné kamene ako život na Zemi.
Vedeli však vedci k vytvoreniu úplne nového druhu života na Zemi? Nie, podľa Discover . Zatiaľ čo DNA hachimoji spĺňa všetky štrukturálne požiadavky na život, nemôže sa udržať mimo starostlivo kalibrovaného laboratórneho prostredia.
