Ученые синтезировали ферменты из искусственного генетического материала

Видео: Ученые создали пуленепробиваемую кожу

Впервые в истории ученые продемонстрировали, что можно не только создавать искусственный генетический материал, но и использовать его для синтеза ферментов - белков, катализирующих разнообразные химические реакции.

Ранее считалось, что для ускорения химических реакций необходимо обязательное присутствие ДНК или РНК, на которых синтезируются природные ферменты-катализаторы.

Теперь в журнале Nature ученые из Медицинского исследовательского совета (MRC) объявили, что они использовали XNA.

Это синтетический генетический материал, созданный в лаборатории, на котором можно собирать даже энзимы, не существующие в природе.

Это достижение поможет ученым узнать больше о происхождении жизни, может привести к созданию новых поколений лекарств, а также откроет новые методы изучения и диагностики заболеваний. Возможно, в далеком будущем такие технологии приведут к созданию новых форм жизни.



Доктор Филип Холлиджер (Philipp Holliger), научный сотрудник Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже, говорит: «Вся жизнь на Земле зависит от серии химических реакций - от переваривания пищи до создания ДНК и целых клеток. Многие из этих реакций слишком медленные, чтобы протекать с нужной скоростью при обычной температуре и давлении, поэтому они требуют наличия ферментов-катализаторов».

Выбор жизни не ограничен РНК и ДНК

Доктор Холлиджер поясняет, что до сегодняшнего дня ученые были уверены, что ДНК и РНК – единственные молекулы, которые позволяют хранить генетическую информацию. Также считалось, что только ДНК и РНК могут использоваться для синтеза ферментов. Но теперь все изменилось.



«Наша работа позволяет предположить, что, в принципе, существует несколько альтернатив природным молекулам, которые способны катализировать процессы, необходимые для жизни. Выбор жизни не ограничен РНК и ДНК, а они могут быть всего лишь случайностью в доисторической химии», - заявил ученый.

Новое исследование основывалось на результатах предыдущей работы, которая также была проведена в лаборатории MRC. Тогда Холлиджер и его коллеги создали XNA – синтетические молекулы, которые могут хранить и передавать генетическую информацию.

Но для того чтобы полностью копировать природную ДНК, такие молекулы должны обладать способностью к саморепликации, то есть к самокопированию. И вот тут не обойтись без ферментов, которые принимают участие в этом сложнейшем таинстве природы.

Искусственные ферменты могут копировать и вставлять фрагменты РНК

В новом исследовании ученые продемонстрировали, что их XNA производит ферменты (XNAzymes), которые вырезают и вставляют маленькие фрагменты РНК подобно природным аналогам. Один из них даже может соединять отрезки XNA в правильном порядке – еще один шаг к созданию новой жизни.

«Результаты исследования говорят о возможности создания органической жизни другим, отличным от земной жизни, путем. Это расширяет список планет, на которых могла зародиться биологическая жизнь», - считает ведущий автор работы доктор Алекс Тейлор (Alex Taylor), сотрудник лаборатории MRC и Колледжа Святого Джона в Кембридже.

Поскольку полученные энзимы более стабильны, чем их природные аналоги, команда надеется, что XNAzymes – это инструмент будущего для создания новых лекарств и борьбы со смертельными болезнями, такими как рак и вирусные инфекции.