Команда химиков из США успешно внедрила ДНК "пришельца" внутрь живых клеток. Таким образом, они впервые в истории разрушили пределы имеющегося эволюционного механизма и заставили саму жизнь производить неестественный белок.

Расширенная ДНК:

Около 4 миллиардов лет живая материя была очень лаконичной. Для создания неограниченного количества белков, которые отвечают за существование миллионов видов организмов ей было достаточно лишь 4 знаков. Только 2 пары кирпичиков входят в состав ДНК - кода живого. Но недавно ученые нарушили эти правила. Они обогатили ограничение лексикона наследственной информации новыми основаниями.

Химик Флойд Ромесберг из Научно-исследовательского института Скриппса в Калифорнии и его коллеги провели увлекательные эксперименты над бактериальными клетками кишечной палочки - Escherichia coli. В состав ее генома они отправили 2 совершенно новые типы азотистых оснований. Клетки использовали эти иноплеменные знаки для образования неестественных аминокислот белка, способного светиться в темноте.

Организмы одноклеточной амебы, дождевого червя и автора этой новости для сохранения и воспроизведения наследственной информации используют 4 азотистые основания: аденин (А), тимин (Т), цитозин (С) и гуанин (G). В составе нуклеотидов они формируют между собой пары, которые становятся костяком двухцепочечной молекулы ДНК. Последовательность из трех нуклеотидов кодирует одну аминокислоту. Белки состоят из главных 20 аминокислот.

Новое исследование является первым в истории, которое демонстрирует, что неестественные азотистые основания могут быть использованы для создания белков в живых клетках.

Долгий путь к расширению генетического кода:

Лишь несколько исследовательских команд во всем мире пытаются расширить генетический код. Группа Ромесберга изучает стратегию добавления совершенно новой пары азотистых оснований в ДНК. Это значительно увеличит количество возможных аминокислот - до 100.

Для функционирования в живых клетках пара чужих основ должна располагаться рядом с природными соответствиями, чтобы не нарушать структуру ДНК.

В 2014 году лаборатория Ромесберга сообщила о прорыве. Было создано штамм кишечной палочки с петлей ДНК, содержащую одну пару искусственных азотистых оснований. "Иноязычная ДНК" состояла из химических соединений, называемых dNaM и d5SICS (X и Y, соответственно). Но клетки нового штамма бактерий делились медленно со временем теряли свои основы-новинки.

В новости, опубликованной ранее в этом году исследователи сообщили о здоровой полусинтетической E. coli, не так легко отвергала чужеродные блоки ДНК (в этой версии d5SICS заменено на другую форму химического вещества - dTPT3). Однако этот штамм, как и в 2014 году, не имел возможности использовать свои новые кодоны.

Зеленый свет для новых "полусинтетических":

В последнем исследовании, которое увидело свет 29 ноября в журнале Nature, научная группа удивила мир настоящим успехом. Они создали здоровые клетки, которые, наконец, могут использовать иноплеменные знаки генетического кода. В отдельных экспериментах клетки включили две неестественные аминокислоты (PrK и pAzF) в белок, который излучает мягкий зеленый свет, сообщает newsli.ru. Чтобы позволить клеткам использовать эти новые компоненты, исследователи создали модифицированные версии молекул, которые называются тРНК, которые выполняют функции чтения кодонов и перевозки соответствующих аминокислот к клеточным белковых фабрик - рибосом.

Новые горизонты расширенного генома:

Новые аминокислоты не меняют формы или функции зеленого флуоресцентного белка. Но это промежуточный успех. Команда Ромесберга готовит к печати новую новость, в которой сообщит об использовании этой технологии для преодоления устойчивости бактерий к антибиотикам. Ромесберг пытается включить неестественные аминокислоты в белковые препараты, такие как IL-2, протеин, регулирующий количество белых кровяных телец. Этот подход может быть использован для разработки лекарственных средств, которые были менее токсичными или скорее усваивались организмом.

Команда исследователя работает над дальнейшим расширением генетического алфавита. Им уже удалось создать 12 исправных кодонов, содержащих основы X и Y. Но как говорит сам Ромесберг: "многое еще нужно сделать". Так чем же они удивят нас в ближайшее время?