Jeden z najważniejszych enzymów biologicznych potrafi precyzyjnie odczytywać i transkrybować rozszerzony, ośmioliterowy alfabet genetyczny – informuje pismo „Nature Communications”.
Wszystkie znane organizmy żywe na Ziemi wykorzystują ten sam kod genetyczny, którego alfabet składa się z czterech podstawowych cząsteczek (zasad azotowych), które budują kwasy nukleinowe w każdym żywym organizmie. Litery tego alfabetu w cząsteczkach DNA to A (adenina), C (cytozyna), G (guanina) oraz T (tymina).
Naukowcy z University of California San Diego (USA) wykazali, że żywe komórki mogą przetwarzać syntetyczną informację genetyczną, wykorzystując swój naturalny mechanizm molekularny.
Oznacza to, że w dalszej perspektywie można by rozszerzyć język DNA, co jest celem biologii syntetycznej. Może to umożliwić naukowcom projektowanie systemów biologicznych, które pełnią funkcje lub wytwarzają związki nieobecne w naturze.
Badanie koncentrowało się na polimerazie RNA, enzymie odpowiedzialnym za pierwszy etap ekspresji genów: odczyt DNA i produkcję RNA. Wykorzystano eksperymenty biochemiczne i wysokorozdzielczą kriomikroskopię elektronową (cryo-EM), która pozwala na uzyskanie szczegółów obrazu mniejszych niż szerokość pojedynczego atomu.
Dzięki cryo-EM naukowcy uzyskali szczegółowe obrazy strukturalne pokazujące, jak polimeraza RNA z bakterii Escherichia coli (E. coli) rozpoznaje i włącza dwie syntetyczne pary zasad – litery genetyczne, które nie występują w naturze. Obrazy te ujawniły, że enzym rozpoznaje syntetyczne litery DNA za pomocą tych samych sygnałów biochemicznych i strukturalnych, co naturalne pary zasad, co pomaga wyjaśnić, w jaki sposób rozszerzona informacja genetyczna może być wiernie transkrybowana.
W innym, pokrewnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie PNAS, ci sami naukowcy wykazali, że polimeraza RNA może również rozpoznawać inną parę syntetycznych par zasad.
Praca ta ma implikacje wykraczające poza podstawową biologię. Wcześniejsze badania wykorzystywały rozszerzone alfabety genetyczne do tworzenia syntetycznych cząsteczek DNA zdolnych do rozpoznawania komórek raka wątroby. Ujawniając, w jaki sposób polimeraza RNA precyzyjnie odczytuje i transkrybuje niewystępujące w naturze litery DNA, nowe badanie stanowi podstawę dla przyszłych technologii wykorzystujących rozszerzone kody genetyczne, w tym dla nowej diagnostyki, terapii i inżynierii biologicznej.
Artykuły źródłowe są dostępne tutaj i tu.
Paweł Wernicki (PAP)
pmw/ bar/
Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.
