研究人员创造八字母遗传系统:八字母基因

2022-02-25 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:106 /
内容摘要:
DNA自然是由四种叫做核苷酸的基本分子(俗称‘字母’)& # 8212;a(腺嘌呤),T(胸腺嘧啶),C(胞嘧啶)和G(鸟嘌呤)& # 8212;形成氢键以便配对。应用分子进化基金会的史蒂文·本纳博士领导的研究小组添加了一个额外的四个合成核苷酸,产生了一个八个字母的遗传密码,并产......

DNA自然是由四种叫做核苷酸的基本分子(俗称‘字母’)& # 8212;a(腺嘌呤),T(胸腺嘧啶),C(胞嘧啶)和G(鸟嘌呤)& # 8212;形成氢键以便配对。应用分子进化基金会的史蒂文·本纳博士领导的研究小组添加了一个额外的四个合成核苷酸,产生了一个八个字母的遗传密码,并产生了所谓的八个字母的脱氧核糖核酸(来自日语中的八和莫吉)。这个新系统并不是一种新的生命形式,这表明寻找外星生命的天体生物学家可能需要重新思考他们在寻找什么。

This illustration shows the structure of hachimoji DNA, which uses the four informational ingredients of regular DNA (green, red, blue, yellow) in addition to four new ones (cyan, pink, purple, orange). Image credit: Indiana University School of Medicine.

这张插图展示了hachimoji DNA的结构,除了四种新的信息成分(青色、粉色、紫色、橙色)之外,它还使用了常规DNA的四种信息成分(绿色、红色、蓝色、黄色)。图片学分:印第安纳大学医学院。

“生命探测是NASA行星科学任务中一个越来越重要的目标,这项新的工作将帮助我们开发有效的仪器和实验,这将扩大我们寻找的范围,”NASA行星科学部门代理主任Lori Glaze博士说。

想象在其他世界发现的外来结构的一种方法是试图在地球上创造一些外来的东西。

来自应用分子进化基金会、火鸟生物分子科学有限责任公司、德克萨斯大学奥斯汀分校、印第安纳大学医学院和DNA软件公司的Benner博士和他的同事成功地实现了一个新的信息分子系统的制造& # 8212;hachimoji DNA。

合成的脱氧核糖核酸包括地球生命中存在的四个核苷酸,但也包括模拟普通脱氧核糖核酸中信息成分结构的四个核苷酸。

它可以做DNA所做的一切来支持生命。它可预测地配对,规则预测它的稳定性。它可以被复制来制造hachimoji RNA,能够直接合成蛋白质。

信息储存、传递和可选择表型是进化的三个要求。但还有第四个:结构规律性。

“1942年,薛定谔预言,无论遗传聚合物生命使用什么,它的信息构件都必须具有相同的形状和大小。Hachimoji符合这一预测,”Benner博士说。

“三种不同hachimoji DNA双螺旋的晶体结构揭示了序列特异性,同时保留了天然DNA的基本特征,”合著者、印第安纳大学医学院的米莉·乔吉亚迪斯博士说。

“对hachimoji DNA的形状、大小和结构规则性的仔细分析表明了氢键和电荷在可进化信息分子中的重要性,”来自DNA软件公司的合著者John SantaLucia说。

但是hachimoji的DNA会在其他星球上出现吗?

“我们并不认为这个八个字母的字母表是起源前出现的,就像我们不认为DNA-RNA-蛋白质是一起出现的一样。然而,我们可以想象平行的过程,”来自奥斯汀得克萨斯大学的合著者安德鲁·艾灵顿博士说,

在地球上,生命首先努力改善核糖核酸,修改其组成部分。其中一些修改保留至今。然而,人族生物最终走上了不同的道路,发明了蛋白质。

在另一个星球上,生命可能在没有发明蛋白质的情况下继续改善其核糖核酸,也许是为了给出一个八个字母的系统,这项工作表明这是可能的。

“然而,说hachimoji DNA是外星生命是错误的,”Benner博士说。

"为此,该系统还必须能够自我维持."

Hachimoji的脱氧核糖核酸需要一个细心的科学家稳定地提供实验室创造的构件和蛋白质。由于这些都不能在外面获得,如果hachimoji的DNA从实验室逃脱,它将无处可去。

它也有许多应用。这些包括改进的诊断、信息存储用硅的替代品、含有额外氨基酸的蛋白质以及新型药物。

火鸟生物分子科学有限责任公司的马克·波利茨说:“这种新的脱氧核糖核酸的一部分已经出现在诊断疾病和监测环境中致病病毒的产品中。

“每当基础科学能够影响人们的健康时,都是令人兴奋的,这项工作也是如此。”

2009年诺贝尔医学奖得主杰克·绍斯塔克博士说:“这项研究提醒我们,关于DNA和RNA,我们还有很多东西要学。”他自己的研究涉及RNA和生命的起源。

“这种学习来自于对八重基因的研究。”

这项研究发表在《科学》杂志上。

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watchi Hoshika等人,2019年。Hachimoji脱氧核糖核酸和核糖核酸:一个有八个组成部分的遗传系统。科学363(6429):884-887;doi: 10.1126/science.aat0971


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