Naukowcy stworzyli żywą komórkę mającą w genomie dwa "obce" fragmenty DNA. Przez miliardy lat historia życia zapisana była przez cztery znaki: A, T, C i G, odpowiadające czterem zasadom azotowym wchodzącym w skład DNA: adeninie, tyminie, cytozynie i guaninie. Opublikowane dzisiaj w Nature wyniki 15-letnich badań mogą zrewolucjonizować świat.
Podwójna helisa kwasu deoksyrybonukelinowego, DNA
[more]DNA nie przechodzącej podziałów komórki wygląda jak powyżej - dwie nici zwinięte w podwójną helisę. Nici są zbudowane z deoksyrybozy, a beleczki między nimi tworzy jedna z czterech zasad azotowych. Łączą się one zawsze w ściśle określony sposób: A - T, G - C. Jeśli na jednej nici jest tymina, to naprzeciwko znajduje się adenina. Analogicznie z cytozyną i łączącą się z nią guaniną.
Kod zapisany w DNA jest przepisywany na RNA. Jest to inteligentne zagranie z punktu widzenia ewolucyjnego. Cenny materiał genetyczny w postaci DNA nigdy nie opuszcza bezpiecznego miejsca jakim jest jądro komórkowe, a w razie uszkodzenia "kopii zapasowej" można szybko stworzyć kolejną. Na podstawie RNA, będącego lustrzanym odbiciem nici DNA, powstaje białko. Trzy kolejne zasady azotowe występujące obok siebie w kodzie, kodują jeden aminokwas. Posługując się tylko 4 zasadami azotowymi: A, T, C i G, komórka tworzy 20 różnych aminokwasów. Różnorodność białek zawdzięczamy nie tyle budującym je składnikom, ale ich sekwencji.
Transkrypcja - przepisanie kodu DNA na kopię zapasową RNA
Biosynteza białka na rybosomach, czyli proces przepisania nici RNA na białko. RNA odczytuje grupę trzech zasad azotowych, której lustrzane odbicie stanowi tylko jeden, ściśle określony aminokwas. Poniżej wersja animowana
Pierwsze próby dodania do kodu genetycznego innych związków chemicznych były prowadzone już w latach 60. XX wieku. Jednak dopiero w 1989 udało się uzyskać białko ze zmodyfikowanego kodu genetycznego. Modyfikacja była wtedy niewielka i dotyczyła budowy dwóch komplementarnych zasad: cytozyny i guaniny.
Zespół naukowców Floyda Romesberga ze Scripps Research Institute w La Jolla w Kaliforni, opracował listę 60 potencjalnych kandydatów do zastąpienia 4 budujących DNA zasad azotowych; przetestowali 3 600 kombinacji. s5SICS i sNaM - tak nazywają się nowe cząsteczki wbudowane w DNA, które są w pełni kompatybilne z organellami komórkowymi, a co najważniejsze z zawierającego je kodu genetycznego powstaje białko.
Pierwszym wyzwaniem w stworzeniu tego sztucznego życia, było skłonienie komórki do zaakceptowania obcego materiału genetycznego. Eksperyment przeprowadzano na bakteriach Escherichia coli, którym wszczepiono plazmidy, niewielkie cząsteczki DNA mające zdolność połączenia się z DNA komórki. Tą samą strategię wykorzystują bakterie nabywając oporności na antybiotyki.
Genetycznie zmodyfikowana pałeczka okrężnicy (Escherichia coli), pierwszy "obcy" na naszej planecie
Plany zespołu Romesberga koncentrują się teraz na pełnym poznaniu nowych możliwości, jakie stwarza to odkrycie. Koncentrują się nad zmuszeniem obcego DNA do kodowania innych aminokwasów, ponad te 20, które kodują normalne komórki. Romesberg opisał to w ten sposób: "Jeśli czytasz książkę, która została napisana tylko przy użyciu czterech liter, nie będziesz w stanie opowiedzieć wielu interesujących historii. Jeśli dostaniesz więcej liter, będziesz mógł wymyślić nowe słowa, nowe sposoby użycia tych słów, które prawdopodobnie ułożą się w bardziej interesujące historie."
Naukowcy ciągle pracują nad stworzeniem nowych leków. Większość z nich to białka. Możliwości jakie niesie stworzenie nowych aminokwasów i nowych białek jest więc nie do przecenienia.
Źródło: Nature[/more]
