몇 십억 년 전에, 네 개의 분자가 지구의 생명 코드를 제공하는 DNA의 우아한 이중 나선 구조로 춤을 추었습니다. 그러나이 네 명의 플레이어가 생명체의 출현에 근본적으로 영향을 주었습니까? 아니면 다른 사람들이 우리의 유전자 코드를 만들었을 수 있습니까?
Science 지에 오늘 발표 된 새로운 연구 (2 월 20 일)는 후자의 제안을 뒷받침합니다. 과학자들은 최근 새로운 이중 나선 구조로 새로운 종류의 DNA를 성형하여 생명을 지탱할 수있는 특성을 발견했습니다.
그러나 자연 DNA가 짧은 이야기라면,이 합성 DNA는 Tolstoy 소설입니다.
연구원들은 4 개의 추가 분자를 사용하여 합성 DNA를 만들었으므로 생성 된 제품은 4 개가 아닌 8 개의 글자로 구성된 코드를 가졌다. 글자 수가 증가함에 따라이 DNA는 정보를 저장하는 데 훨씬 더 큰 용량을 가졌습니다. 과학자들은 일본어로 "8 글자"를 의미하는 새로운 DNA "하치 모지 (hachimoji)"를 불렀다. 6 글자를 사용하여 비슷한 DNA를 만든 다른 그룹의 이전 연구를 확장했다.
코드 작성
자연 DNA는 질소 염기라고 불리는 네 개의 분자로 구성되어 서로 짝을 이루어 지구의 생명 코드를 형성합니다. A는 T와 결합합니다. G는 C와 결합한다. Hachimoji DNA는이 4 개의 천연 염기와 4 개의 합성으로 만들어진 뉴클레오티드 염기 : P, B, Z 및 S를 포함한다.
미국 전역의 여러 팀을 포함하는 연구 그룹은 천연 및 합성 뉴클레오티드 염기 쌍의 다른 조합으로 수백 가지의 Hachimoji 이중 나선을 만들었습니다. 그런 다음 다양한 이중 나선이 생명을 유지하는 데 필요한 특성을 가지고 있는지 확인하기 위해 일련의 실험을 수행했습니다.
자연 DNA에는 다른 유전자 분자가없는 것 같은 특징이 있습니다. 그것은 안정적이고 예측 가능합니다. 이는 연구원들이 열화시기를 포함하여 특정 온도와 환경에서 어떻게 작동하는지 정확하게 계산할 수 있음을 의미합니다.
그러나 연구원들은 Hachimoji DNA로도 이것을 할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 그들은 다른 온도에 노출되었을 때 DNA의 안정성을 예측할 수있는 일련의 규칙을 제시 할 수있었습니다.
인생의 요구 사항
캘리포니아의 스크립스 리서치 (Scrips Research Research)의 화학 교수 플로이드 로메 즈 버그 (Floyd Romesberg)는 4 개의 합성 염기를 추가 할 수 있으며 여전히 예측할 수 있고 프로그래밍 가능한 코드를 얻을 수 있다는 사실을 발견했다. 이전의 6 자리 코드에 대한 연구를 이전에 발표했습니다. 이 "랜드 마크 용지"는 실제로 G, C, A 및 T가 "고유하지 않다"고 Romesberg는 Live Science에 말했다.
선임 저자 Steven Benner,플로리다에있는 응용 분자 진화 재단의 저명한 동료가 동의했다. 만약 우주의 다른 곳에서 생명체가 DNA로 코딩된다면, "우리가 지구상에있는 것과 정확히 같지 않을 것"이라고 Benner는 Live Science에 말했다. "이러한 종류의 실험을 실험실에서 어떤 대안 구조를 이해하는 것이 매우 유용합니다."
그러나 정보를 저장하는 DNA를 만드는 것만으로는 충분하지 않습니다. 또한이 정보를 자매 분자 RNA로 전달할 수 있어야하므로 RNA가 단백질을 유기체에서 모든 사업을 수행하도록 지시 할 수 있습니다.
이를 염두에두고 연구자들은 반응을 촉진하는 단백질 인 합성 효소를 개발하여 Hachimoji DNA를 Hachimoji RNA에 성공적으로 복사했습니다. 또한 그들은 RNA 분자가 정보를 더 전달하는 데 필요한 일종의 L 모양으로 접힐 수 있음을 발견했습니다.
또한, DNA 가닥은 동일한 3 차원 구조 인 유명한 이중 나선으로 꼬일 수 있어야합니다.
연구팀은 각각 8 개의 염기쌍의 서로 다른 서열을 가진 3 개의 Hachimoji DNA 결정 구조를 만들었으며, 실제로 각각 고전적인 이중 나선을 형성한다는 것을 발견했다.
그러나 하치 모지 DNA가 생명을 유지하기 위해서는 다섯 번째 요구 사항이 있다고 베너는 말했다. 즉, 자립해야하거나 스스로 생존 할 수 있어야합니다. 그러나 연구진은이 단계에 대한 조사가 중단되어 분자가 언젠가 지구의 유기체 게놈으로 작용할 수있는 생물학적 위험 요소가되는 것을 막기 위해 노력했다.
확장 어휘
우주에서 생명체를 대체 할 수있는 대안을 제외하고이 8 글자 DNA 가닥도 지구상에 적용됩니다. 8 자리의 유전자 알파벳은 더 많은 정보를 저장하고 더 구체적으로 특정 표적에 결합 할 것이라고 Benner는 말했다. 예를 들어, Hachimoji DNA는 간암 세포 또는 탄저병 독소에 결합하거나 화학 반응 속도를 높이는 데 사용될 수 있습니다.
싱가포르의 A * STAR 생명 공학 및 나노 기술 연구소의 합성 분자 생물학자인 이치로 히라 오 (Ichiro Hirao)는“글자 수가 6 개에서 8 개로 증가함에 따라 DNA 서열의 다양성이 크게 증가하고있다. 이메일로 말했다. (그러나 Hirao 팀은 6 글자 DNA 가닥을 생성 한 이전 연구에도 참여했습니다)
물론, 이것은 8 글자 DNA 이중 나선의 "첫 번째 시연"일 뿐이며 실제 사용을 위해서는 RNA 로의 복제 및 전사의 정확성과 효율성을 개선해야한다고 Hirao는 이메일에서 밝혔다. 그는 결국에는 더 많은 글자를 만들 수 있다고 생각합니다.
