Иная жизнь: ксенонуклеиновые кислоты и ксенозимы
Явный прогресс в области небиологических нуклеиновых кислот и им подобных полимеров. Пока что все эти полимеры - некоторые модификации биологических аналогов, и некоторые ксенонуклеиновые кислоты способны даже функционально замешать натуральные ДНК-РНК. По моему уразумению, все эти работы доказывают уникальность протеинов и нуклеиновых кислот в природе. Принципиально новые решения пока что не найдены.
Практические приложения этих работ, в перспективе и в идеале, могут оказаться весьма значимыми. Молекулярные системы из ксенополимеров могут быть интродуцированы в живые организмы. При том, что ксенополимеры не разлагаются в организме. И при этом могут использовать (по крайней мере, в принципе) ферменты и ресурсы
организма на себя, для обеспечения собственной репродукции. Широкие потенциальные возможности и немалый потенциальный риск.
Ксенозимы - это молекулы некотрых видов ксенонуклеиновых кослот (с конкретной структурой, последовательностью оснований), способные специфически катализировать некоторые реакции (биохимические). Вот это и удалось получить.
Впервые ученым удалось создать синтетические ферменты - жизненно важные вещества, необходимые для поддержания множества процессов в организме. Энзимы были получены из искусственного генетического материала, которого не существует в природе. Изобретение сулит настоящий прорыв в области разработки лекарств.
Искусственные ферменты, созданные специалистами Медицинского исследовательского совета (MRC), сделаны из молекул, которые не встречаются нигде в природе. Синтетические энзимы показали удивительную способность катализировать химические реакции в пробирке.
Исследование позволяет по-новому взглянуть на зарождение жизни и может стать отправной точкой для создания совершенно нового поколения лекарственных средств и методов диагностики.
Синтетические молекулы XNA способны хранить и передавать генетическую информацию, как это делает ДНК. Используя лабораторную ксенонуклеиновую кислоту в качестве строительных блоков, исследовательская команда создала ферменты XNAzymes, способствующие ускорению простых реакций, таких как резка или спайка небольших кусочков РНК по примеру своих природных аналогов.
Автор исследования, доктор Алекс Тейлор, говорит, что создание сначала синтетической ДНК, а затем ферментов из не существующего в природе материала повышает вероятность того, что внеземная жизнь, если она, конечно, реальна, может быть организована совершенно чуждым нам набором молекул. По его словам, это автоматически увеличивает потенциальное количество планет, на которых может существовать жизнь.
ДНК и РНК являются строительными блоками жизни, которые хранят всю нашу генетическую информацию и передают ее следующим поколениям. Вся жизнь на Земле зависит от химических реакций, и многие из них протекают слишком медленно без катализаторов. Каждая человеческая клетка содержит тысячи различных ферментов, большая часть которых представлены белками.
Однако некоторые из жизненно важных реакций требуют участия РНК. Считается, что жизнь возникла в ходе эволюции самокопирующегося фермента РНК.
Новое исследование показало, что ДНК и РНК не единственные молекулы, способные хранить генетическую информацию, и вместе с белками - не единственные молекулы, которые способны образовывать ферменты. Существуют альтернативные решения, не существующие в природе, но обеспечивающие поддержку каталитических процессов, необходимых для поддержания жизни. Ученые не исключают, что РНК и ДНК могли быть лишь случайностью доисторической химии.
В 2012 году группа исследователей продемонстрировала, что шесть альтернативных молекул, так называемых XNAs, могут хранить генетическую информацию и эволюционировать путем естественного отбора. На базе этих ксенонуклеиновых кислот были созданы искусственные катализаторы. Новые ферменты по своей функциональности аналогичны природным, но отличаются повышенной стабильностью. Последнее качество дает дополнительное преимущество в поиске новых способов лечения различных болезней, в том числе онкологических заболеваний и вирусных инфекций, которые развиваются благодаря естественным процессам в организме.
Повышенная химическая выносливость XNAs обеспечивает искусственные молекулы защитой от разрушающих организм естественных ферментов. Синтетические энзимы привлекают ученых тем, что могут оказать большую помощь в длительном лечении заболеваний, связанных с РНК.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.
http://hi-news.ru/research-development/zhizn-bez-dnk-i-rnk-sozdany-iskusstvennye-fermenty-kotorye-privedut-k-poyavleniyu-novyx-organizmov.html
Вот эбстракт той статьи в Нэйчур:
NATURE | LETTER
Catalysts from synthetic genetic polymers
Alexander I. Taylor, Vitor B. Pinheiro, Matthew J. Smola, Alexey S. Morgunov, Sew Peak-Chew, Christopher Cozens, Kevin M. Weeks, Piet Herdewijn & Philipp Holliger
Nature (2014) doi:10.1038/nature13982
Received 10 July 2014 Accepted 20 October 2014 Published online 01 December 2014
The emergence of catalysis in early genetic polymers such as RNA is considered a key transition in the origin of life1, pre-dating the appearance of protein enzymes. DNA also demonstrates the capacity to fold into three-dimensional structures and form catalysts in vitro2. However, to what degree these natural biopolymers comprise functionally privileged chemical scaffolds3 for folding or the evolution of catalysis is not known. The ability of synthetic genetic polymers (XNAs) with alternative backbone chemistries not found in nature to fold into defined structures and bind ligands4 raises the possibility that these too might be capable of forming catalysts (XNAzymes). Here we report the discovery of such XNAzymes, elaborated in four different chemistries (arabino nucleic acids, ANA5; 2′-fluoroarabino nucleic acids, FANA6; hexitol nucleic acids, HNA; and cyclohexene nucleic acids, CeNA7) directly from random XNA oligomer pools, exhibiting in trans RNA endonuclease and ligase activities. We also describe an XNA-XNA ligase metalloenzyme in the FANA framework, establishing catalysis in an entirely synthetic system and enabling the synthesis of FANA oligomers and an active RNA endonuclease FANAzyme from its constituent parts. These results extend catalysis beyond biopolymers and establish technologies for the discovery of catalysts in a wide range of polymer scaffolds not found in nature8. Evolution of catalysis independent of any natural polymer has implications for the definition of chemical boundary conditions for the emergence of life on Earth and elsewhere in the Universe.
А навела меня на эти изыскания свежая статья с сайта singularityhub:
http://singularityhub.com/2014/12/10/artificial-enzymes-from-artificial-dna-challenge-life-as-we-know-it/
А если уж в заключение говорить о h+, то, скажем, неплохо было бы создать нейроны на ксенополимерах с такой организацией, чтобы они умели замещать "наши" исконные нервные клетки и или не старели или контролируемо размножались с передачей накопленной информации и с сохранением деталей коннектома. В конце концов, по большому счету, клетка это микро-дивайс. Только очень сложный.