ΧΝΑ: Το νέο DNA

Επιστήμονες βρέθηκαν ένα βήμα πιο κοντά στη σύνθεση νέων μορφών ζωής στο εργαστήριο καθώς έδειξαν ότι τεχνητό γενετικό υλικό που ονομάζεται ΧΝΑ (xeno-nucleic acid) μπορεί να μιμηθεί τις ιδιότητες του DNA και του RNA.


Ανατρεπτικά ευρήματα

Molecules called polymerases help to faithfully copy the genetic information stored in single strands of DNA

Ερευνητές από το Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας του Ιατρικού Ερευνητικού Συμβουλίου της Βρετανίας κατάφεραν για πρώτη φορά, όπως αναφέρουν με δημοσίευσή τους στην επιθεώρηση «Science», να εξαγάγουν πληροφορίες από τα τεχνητά γενετικά μόρια και να παραγάγουν μαζικά αντίγραφά τους. Τα νέα ανατρεπτικά ευρήματα δείχνουν ότι το DNA καθώς και το «ξαδελφάκι» του το RNA ίσως δεν είναι οι μόνες χημικές δομές που έχουν την ικανότητα να κωδικοποιούν τη γενετική πληροφορία και να την περνούν στις επόμενες γενιές. Η καινούργια αυτή γνώση ανοίγει νέους δρόμους στην έρευνα της «συνθετικής βιολογίας» και της βιοτεχνολογίας.
«Η ζωή βασίζεται στην καταπληκτική ικανότητα του DNA και του RNA να αποθηκεύουν και να διαδίδουν τη γενετική πληροφορία» ανέφερε σε συνέντευξή του στον δικτυακό τόπο της επιθεώρησης «Science» ο κύριος συγγραφέας της μελέτης Φίλιπ Χόλιγκερ, μοριακός βιολόγος από το βρετανικό Ιατρικό Ερευνητικό Συμβούλιο και προσέθεσε: «Δείξαμε με τη μελέτη μας ότι τις βασικές λειτουργίες του DNA και του RNA μπορούν να επιτελέσουν νέα τεχνητά μόρια».
H κλασική δομή της διπλής έλικας του DNA και του RNA μοιάζει με μια στριφογυριστή σκάλα της οποίας τα σκαλιά είναι φτιαγμένα από ζεύγη νουκλεοτιδικών βάσεων.

Εξι XNAs εργαστηρίου 

Ο δρ Χόλιγκερ και οι συνεργάτες του δημιούργησαν στο εργαστήριο έξι διαφορετικά XNAs αντικαθιστώντας όχι τις νουκλεοτιδικές βάσεις αλλά τις ομάδες σακχάρων οι οποίες «χτίζουν» τις… κουπαστές αυτής της σκάλας. Με δεδομένο ότι οι ερευνητές δεν παρενέβησαν στις νουκλεοτιδικές βάσεις οι οποίες παρέμειναν ίδιες με αυτές του DNA και του RNA, τα μόρια που προέκυψαν διατηρούσαν την ικανότητα να επικοινωνούν με το φυσικό DNA.

Ωστόσο, προκειμένου να μπορούμε να κάνουμε λόγο για «συνθετική γενετική» θα πρέπει τα μόρια που δημιουργούνται όχι μόνο να μεταφέρουν τη γενετική πληροφορία, αλλά να της επιτρέπουν επίσης να υφίσταται αλλαγές και να περνά στις επόμενες γενεές – μιλούμε ουσιαστικώς για την εξέλιξη και την κληρονομικότητα. Για να συμβεί αυτό απαιτούνται βοηθητικά μόρια που ονομάζονται πολυμεράσες. Όταν το DNA ή το RNA «φανερώνουν» τη γενετική πληροφορία που κρύβουν μέσα τους, οι πολυμεράσες βοηθούν στη δημιουργία νέων μορίων DNA με βάση αυτές τις οδηγίες.

Και πολυμεράσες… δοκιμαστικού σωλήνα 

The work's key advance is the "polymerase" molecules that guide the copying process

Η ερευνητική ομάδα από τη Βρετανία ανέπτυξε πολυμεράσες οι οποίες μεταγράφουν αποτελεσματικά τον κώδικα του συνθετικού DNA τους σε φυσικό DNA και ξανά σε ένα άλλο συνθετικό μόριο DNA. «Δείξαμε ότι τόσο η κληρονομικότητα – η αποθήκευση πληροφοριών και η μετάδοσή τους – όσο και η εξέλιξη, που είναι δύο ορόσημα της ζωής, μπορούν να καταστούν δυνατές και σε άλλα μόρια εκτός από το DNA και το RNA» σημείωσε στη συνέντευξή του ο δρ Χόλιγκερ.
Τα καινούργια ευρήματα μαρτυρούν επίσης ότι αν υπάρχει ζωή σε άλλους πλανήτες, τότε αυτή ίσως να μην έχει την ίδια… χημεία με τη ζωή στη Γη. Μάλιστα, ένας σημαντικός λόγος για να μιμηθούν οι ερευνητές τις λειτουργίες του DNA και του RNA στο εργαστήριο είναι το να καταφέρουν να προσδιορίσουν το πώς ακριβώς εμφανίστηκαν τα δύο μόρια στην «ανατολή» της ζωής στη Γη.
Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι το RNA «γεννήθηκε» πρώτο αλλά ότι προηγήθηκε ένα άλλο, απλούστερο μόριο που επιτελούσε την ίδια λειτουργία. Ωστόσο παρέμενε ασαφές εάν υπάρχει κάποιο άλλο μόριο το οποίο μπορεί να «κουβαλά» και να μεταδίδει τη γενετική πληροφορία στις αλληλουχίες των νουκλεοτιδικών βάσεων που διαθέτουν το DNA και το RNA. Η νέα μελέτη δείχνει λοιπόν ότι το DNA και το RNA δεν είναι τόσο μοναδικά όσο νομίζαμε…

Πηγή: Βήμα BBC
 http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-17769529
 http://blogs.discovermagazine.com/notrocketscience/2012/04/19/synthetic-xna-molecules-can-evolve-and-store-genetic-information-just-like-dna/