ИСТОРИЯ МЕДИЦИНЫ
Проект кафедры истории медицины Российского университета медицины
27.04.2012
Для хранения генетической информации подходят обе, хотя подавляющее большинство организмов для этой цели использует ДНК. Исследователям из Кембриджа (Великобритания) удалось добиться выдающегося прорыва.
Обе представляют собой полимеры из нуклеозидтрифосфатов — азотистых оснований, которые выступают в роли генетических «букв», соединённых с сахаром рибозой или дезоксирибозой с довеском в виде остатка фосфорной кислоты. Углеводы и фосфаты образуют так называемый сахарофосфатный остов.
Строение нуклеиновых кислот позволяет проделывать с ними особенные молекулярные операции, которые и лежат в основе жизни. ДНК и РНК могут быть скопированы: на шаблоне одной нуклеиновой кислоты синтезируется другая. На ДНК могут быть построены как ДНК, так и РНК, и на РНК могут быть построены как ДНК, так и РНК. И вот уже примерно двадцать лет ведутся споры о том, могут ли нуклеиновые кислоты существовать с чем-то помимо рибозы или дезоксирибозы. Можно ли сделать молекулу, которая будет нести некую информацию и которую можно будет копировать, но при этом у неё будет другая структурная основа?
Такие предполагаемые нуклеиновые кислоты назвали XNA — ксенонуклеиновыми кислотами. В 2000 году удалось создать одну такую XNA, с треозой вместо рибозы и дезоксирибозы. Полученная ТНК комплементарно соединялась с ДНК и даже могла образовывать характерную двойную спираль.
Исследователям из Кембриджа (Великобритания) удалось добиться в этом смысле выдающегося прорыва: в статье, опубликованной в журнале Science, они сообщают о пяти новых видах нуклеиновых кислот. Смысл работы был, однако, не в том, чтобы просто создать новых диковинных молекулярных монстров, а в том, чтобы проверить возможность переноса информации между молекулами разных типов. Возможны ли в принципе процессы репликации и транскрипции на других матрицах — или же упомянутая ТНК есть всего лишь хитроумное исключение? Учёные, работавшие с ДНК-полимеразами серных бактерий, путём биоинженерных манипуляций так модифицировали эти белки, что те стали способны переносить информацию с ДНК на ксенонуклеиновые кислоты и обратно. В качестве углеводных «костей» для таких молекул были использованы пятиуглеродная арабиноза (АНК), ангидрогекситол (ГНК), 2’-фторарабиноза (ФАНК), циклогексен (ГеНК) и один из аналогов обычной рибозы. Шестой модификацией была известная уже ТНК на основе треозы.Итак, получены белки, которые на ДНК-шаблоне могли синтезировать какую-либо из этих шести ксенонуклеиновых кислот. Точно так же информацию можно перевести из ксенонуклеинового вида в обычный, ДНК-вид. Точность копирования при этом составляет 95% и выше. Пока что исследователям не удалось добиться того, чтобы на одной, например, ГНК синтезировалась другая ГНК: для этого всё равно понадобится ДНК-посредник. Однако показано другое: спустя несколько раундов взаимного превращения ангидрогекситоловой нуклеиновой кислоты в ДНК и обратно было отобрано несколько молекул ГНК, которые обладали наибольшим сродством к некоторым белкам. То есть имела место настоящая молекулярная эволюция, направляемая, правда, руками исследователей.
Тем не менее это выдающийся аргумент в пользу того, что передача наследственной информации и эволюция могли происходить и с иными химическими структурами, не только с ДНК и РНК. Существует известная проблема возникновения этих наследственных молекул в эволюции: считается, что их структура идеально подходит для эволюционно-генетических дел и одновременно слишком сложна, чтобы вот так сразу возникнуть в праисторическую эпоху. Новые же данные ясно показывают, что в незапамятные времена эволюция вполне могла выбирать из целого набора как сложных, так и простых молекул, любая из которых способна была хранить и передавать информацию.
Усложнение химического строения могло идти среди набора «генетически компетентных» структур.Но даже если забыть о тайнах возникновения жизни, новые нуклеиновые кислоты могут весьма и весьма пригодиться в биотехнологии и медицине. Хотя эти молекулы могут иметь сродство к биологическим мишеням, к белкам и РНК, сами они совершенно незнакомы ни одному ферменту.
Это значит, что ксенонуклеиновые кислоты необычайно устойчивы: попав в клетку, они способны оставаться в нерасщеплённом состоянии очень долгое время. Об их устойчивости можно судить, например, по тому, что ГНК оставалась целой и невредимой после часового пребывания в сильнокислом растворе; обычная ДНК в тех же условиях быстро расщеплялась. Лекарства и вакцины, укреплённые такими «вечными» ксенонуклеиновыми кислотами, могут стать в несколько раз более эффективными, не требуя при этом гигантских концентраций действующего вещества. Подготовлено по материалам ScienceNews.
Создано пять новых видов нуклеиновых кислот
Удалось осуществить перенос генетической информации между ДНК и несколькими видами новых нуклеиновых кислот, собранных на иной углеводной основе. Нуклеиновых кислот немного: если отбросить пространственно-структурные разновидности и сосредоточиться только на химическом строении, мы останемся с двумя хорошо известными ДНК и РНК.Для хранения генетической информации подходят обе, хотя подавляющее большинство организмов для этой цели использует ДНК. Исследователям из Кембриджа (Великобритания) удалось добиться выдающегося прорыва.
Обе представляют собой полимеры из нуклеозидтрифосфатов — азотистых оснований, которые выступают в роли генетических «букв», соединённых с сахаром рибозой или дезоксирибозой с довеском в виде остатка фосфорной кислоты. Углеводы и фосфаты образуют так называемый сахарофосфатный остов.
Строение нуклеиновых кислот позволяет проделывать с ними особенные молекулярные операции, которые и лежат в основе жизни. ДНК и РНК могут быть скопированы: на шаблоне одной нуклеиновой кислоты синтезируется другая. На ДНК могут быть построены как ДНК, так и РНК, и на РНК могут быть построены как ДНК, так и РНК. И вот уже примерно двадцать лет ведутся споры о том, могут ли нуклеиновые кислоты существовать с чем-то помимо рибозы или дезоксирибозы. Можно ли сделать молекулу, которая будет нести некую информацию и которую можно будет копировать, но при этом у неё будет другая структурная основа?
Такие предполагаемые нуклеиновые кислоты назвали XNA — ксенонуклеиновыми кислотами. В 2000 году удалось создать одну такую XNA, с треозой вместо рибозы и дезоксирибозы. Полученная ТНК комплементарно соединялась с ДНК и даже могла образовывать характерную двойную спираль.
Исследователям из Кембриджа (Великобритания) удалось добиться в этом смысле выдающегося прорыва: в статье, опубликованной в журнале Science, они сообщают о пяти новых видах нуклеиновых кислот. Смысл работы был, однако, не в том, чтобы просто создать новых диковинных молекулярных монстров, а в том, чтобы проверить возможность переноса информации между молекулами разных типов. Возможны ли в принципе процессы репликации и транскрипции на других матрицах — или же упомянутая ТНК есть всего лишь хитроумное исключение? Учёные, работавшие с ДНК-полимеразами серных бактерий, путём биоинженерных манипуляций так модифицировали эти белки, что те стали способны переносить информацию с ДНК на ксенонуклеиновые кислоты и обратно. В качестве углеводных «костей» для таких молекул были использованы пятиуглеродная арабиноза (АНК), ангидрогекситол (ГНК), 2’-фторарабиноза (ФАНК), циклогексен (ГеНК) и один из аналогов обычной рибозы. Шестой модификацией была известная уже ТНК на основе треозы.Итак, получены белки, которые на ДНК-шаблоне могли синтезировать какую-либо из этих шести ксенонуклеиновых кислот. Точно так же информацию можно перевести из ксенонуклеинового вида в обычный, ДНК-вид. Точность копирования при этом составляет 95% и выше. Пока что исследователям не удалось добиться того, чтобы на одной, например, ГНК синтезировалась другая ГНК: для этого всё равно понадобится ДНК-посредник. Однако показано другое: спустя несколько раундов взаимного превращения ангидрогекситоловой нуклеиновой кислоты в ДНК и обратно было отобрано несколько молекул ГНК, которые обладали наибольшим сродством к некоторым белкам. То есть имела место настоящая молекулярная эволюция, направляемая, правда, руками исследователей.
Тем не менее это выдающийся аргумент в пользу того, что передача наследственной информации и эволюция могли происходить и с иными химическими структурами, не только с ДНК и РНК. Существует известная проблема возникновения этих наследственных молекул в эволюции: считается, что их структура идеально подходит для эволюционно-генетических дел и одновременно слишком сложна, чтобы вот так сразу возникнуть в праисторическую эпоху. Новые же данные ясно показывают, что в незапамятные времена эволюция вполне могла выбирать из целого набора как сложных, так и простых молекул, любая из которых способна была хранить и передавать информацию.
Усложнение химического строения могло идти среди набора «генетически компетентных» структур.Но даже если забыть о тайнах возникновения жизни, новые нуклеиновые кислоты могут весьма и весьма пригодиться в биотехнологии и медицине. Хотя эти молекулы могут иметь сродство к биологическим мишеням, к белкам и РНК, сами они совершенно незнакомы ни одному ферменту.
Это значит, что ксенонуклеиновые кислоты необычайно устойчивы: попав в клетку, они способны оставаться в нерасщеплённом состоянии очень долгое время. Об их устойчивости можно судить, например, по тому, что ГНК оставалась целой и невредимой после часового пребывания в сильнокислом растворе; обычная ДНК в тех же условиях быстро расщеплялась. Лекарства и вакцины, укреплённые такими «вечными» ксенонуклеиновыми кислотами, могут стать в несколько раз более эффективными, не требуя при этом гигантских концентраций действующего вещества. Подготовлено по материалам ScienceNews.