Encimi ne ločijo med umetno in naravno DNK

Raziskovalci raziskujejo, kako genetski abecedi dodati črke, da bi odkrili nove proteine. S tem bi lahko ustvarili povsem nove beljakovine.

Raznovrstnost življenja temelji na štirih nukleotidih

Genetska abeceda vsebuje le 4 črke (A, C, G in T), ki označujejo 4 nukleotide: adenin, citozin, gvanin in timinŠtirje DNK nukleotidi. Nukleotidi so osnovni gradniki DNK... More. V resnici se jih v genetskih procesih pojavi še nekaj, a našteti štirje so edini, ki so v DNK.

Nukleotidi so biokemični gradniki, ki v DNK v kombinacijah predstavljajo različne informacije za delovanje celic. Najbolj neposredno zna celica iz določenih zaporedij teh črk ustvariti različne beljakovine.

V molekuli DNK ti nukleotidi tvorijo bazne pare z edinstveno molekularno geometrijo, ki sledi t. i. pravilom Watsona in CrickaOdkrila sta molekulsko strukturo DNK. Leta 1953 sta... More. Watson in CrickOdkrila sta molekulsko strukturo DNK. Leta 1953 sta... More sta leta 1953 predstavila kemijsko strukturo dvojne vijačnikce DNK: ena od njenih bistvenih lastnosti je, da bazne pare vedno tvorijo adenin in timin ter citozin in gvanin.

Ko se po pravilih Watsona in Cricka združi veliko zaporedje baznih parov, nastane znamenita struktura dvojne vijačnice.

Novi nukleotidi – nove beljakovine?

Znanstveniki se že dolgo sprašujejo, ali je mogoče dodati več črk v že znano abecedo oziromav laboratoriju ustvariti popolnoma nove nukleotide. Zanima jih tudi, ali lahko celice dejansko prepoznajo in uporabljajo novo izdelane nukleotide za sestavo novih beljakovin.

Raziskovalci Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences na Univerzi v Kaliforniji so prišli korak bližje k ugotavljanju potenciala umetno izdelane DNK. Potrdili so, da je eden od encimov, ki sodeluje v prepisovanju zaporedja iz DNK v RNK, ki je potem osnova za izdelavo beljakovin, lahko prepoznal in prepisal umetni bazni par na popolnoma enak način kot že poznane bazne pare.

Ugotovitve, ki so jih objavili v reviji Nature Communications, bodo morda drugim znanstvenikom pomagale ustvariti nova zdravila z oblikovanjem beljakovin po meri.

“Glede na to, kako raznoliko je življenje na Zemlji s samo štirimi nukleotidi, so možnosti, kaj bi se lahko zgodilo, če dodamo še več, vabljive,” je dejal avtor dr. Dong Wang, profesor na Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences na UC San Diego. “Razširitev genetske kode bi lahko močno diverzificirala obseg molekul, ki jih lahko sintetiziramo v laboratoriju, in revolucionirala, kako pristopamo k oblikovalskim beljakovinam kot terapevtikom.”

“To je izjemno učinkovit sistem za kodiranje bioloških informacij, zato so resne napake pri prepisu DNK v RNK in prevajanju RNK v beljakovine relativno redke,” je dejal Wang. “Kot smo se tudi naučili, bomo morda lahko izkoristili ta sistem z uporabo sintetičnih baznih parov, ki kažejo enako geometrijo.”

Nova, razširjena genetska abeceda

Nova različica standardne genetske abecede, ki so jo poimenovali umetno razširjeni genetski informacijski sistem (AEGIS), je nastala na pobudo NASE, saj bi lahko pomagal odkriti nezemeljsko življenje. Novi sistem vključuje pa dva nova bazna para, in sicer B-S in P-Z.

Z izolacijo encimov RNA polimeraze iz bakterij in testiranjem njihovih interakcij s sintetičnimi baznimi pari so ugotovili, da bazni pari iz AEGIS tvorijo geometrijsko strukturo, ki spominja na geometrijo naravnih baznih parov.

Čeprav še marsičesa ne vemo, je ta raziskava pokazala, da encimi, ki prepišejo DNK v RNK, ne razlikujejo med umetnimi in naravnimi baznimi pari.

“V biologiji struktura določa funkcijo,” je dejal Wang. “S podobno strukturo kot standardni osnovni pari lahko naši sintetični bazni pari zdrsnejo pod radar in se vključijo v običajen postopek transkripcije.