пятница, 20 апреля 2012 г.

Создано пять новых видов нуклеиновых кислот

Создано пять новых видов нуклеиновых кислотУчёным удалось осуществить перенос генетической информации между ДНК и несколькими видами новых нуклеиновых кислот, собранных на иной углеводной основе.

Нуклеиновых кислот не слишком много: 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. 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.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Как увеличить энергетический потенциал рек, впадающих в моря
Нгай Йин Йип и Менахем Элимелех из Йельского университета (Коннектикут, США) провели исследование границ возможностей осмотических электростанций по утилизации энергии смешивания пресной и солёной воды в местах впадения рек в моря. Из отчёта, опубликованного в журнале Environmental Science & Technology, следует нечто парадоксальное: экономическая эффективность осмоЭС будет выше, если они... сн...
  (читать дальше)

Пересадка фоторецепторов устранила слепоту
Учёные добились возврата зрения слепой мыши, пересадив ей в сетчатку клетки-предшественники палочек. Исследователи из Лондонского университетского колледжа (Великобритания) сумели восстановить зрение слепой мыши, пересадив в её сетчатку клетки-предшественницы палочек. Как известно, фоторецепторы в нашем глазу делятся на две группы: палочки и колбочки. Палочки чувствуют самые незначительные кол...
  (читать дальше)

У даманов нашли диалекты
Песни даманов из разных колоний не совпадают, и чем дальше зверьки живут друг от друга, тем сильнее у них вокально-языковые различия. Даманы известны своим необычным родством: эти небольшие зверьки похожи на банальных грызунов, однако, как уверяют зоологи, их ближайшими родственниками являются не морские свинки или сурки, а... слоны. Даманы живут колониями в несколько десятков особей, выбирая ...
  (читать дальше)

Порнофильмы ухудшают зрение
При просмотре «откровенных сцен» сексуальные центры подавляют активность зрительных. Следует, наверно, сразу уточнить — дело вовсе не в том, что «половая невоздержанность» и «безнравственное поведение» вызывают слепоту (хотя похожий миф до сих пор существует, например, в отношении мастурбации). Речь идёт о временном подавлении активности зрительного анализатора в мозгу, происходящем при просмотр...
  (читать дальше)

Идентификация по радужной оболочке глаза, скорее всего, станет повсеместной нормой
Исследователи из американского Национального института стандартов и технологий (NIST) провели сравнительное изучение 11 приложений для распознавания человека по радужной оболочке глаза и установили, что некоторые программы способны к почти молниеносному надёжному опознанию человека при однократном захвате изображения с камеры. Это значит, что очень скоро повсеместно может быть внедрён новый мето...
  (читать дальше)

Как сэкономить на дорогом стиральном порошке и остаться опрятным
Индийские исследователи заявили о разработке и успешном тестировании нового метода многоразового использования (сотни раз!) дорогих ферментов, разлагающих загрязнения и тем самым резко увеличивающих чистящую способность стиральных порошков и отбеливателей. В противном случае — при употреблении наиболее эффективных и очень дорогих порошков с ферментами — последние отправляются прямиком в слив после...
  (читать дальше)

Детское ожирение связано с чистотой воздуха, вдыхаемого беременной матерью
17% американских детей страдают ожирением, а в бедных районах этот показатель достигает 25%. Основными причинами избыточного веса считаются плохое питание и физическая инертность, но, оказывается, немалую роль в этой «эпидемии» играет также загрязнение воздуха. Исследование, проведённое сотрудниками Колумбийского университета (США), показало, что у женщин из Нью-Йорка, подвергавшихся во время вы...
  (читать дальше)

Создана математическая модель канатоходца
Группа исследователей из Гарвардского университета (США) предложила математическое описание движений, которые позволяют канатоходцу удерживать себя в вертикальном положении. Расчёты указывают на «золотую середину», то есть оптимальные условия, которые позволяют балансировать с минимальными усилиями. Модель поможет учёным лучше понять, как сотрудничают мозг и тело, занимаясь сложной задачей. В ...
  (читать дальше)

Не все аммониты были кочевниками
Около 400 млн лет назад в океане завелись головоногие моллюски аммониты. Считается, что они бороздили просторы в поисках рыбы и других жертв, однако новое исследование показало, что дальние родственники осьминогов и кальмаров иногда вели оседлый образ жизни, предпочитая окрестности метановых источников. Аммониты вымерли примерно 65 млн лет назад (одна из самых долгоживущих групп древних организм...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)