March 5th, 2015

Какие возможности дает изменение алфавита ДНК?

У всего живого на Земле — от бактерий до человека — одинаковые нуклеотиды в ДНК. Точнее, они были такими — до прошлого года, когда ученые совершили научный прорыв и смогли добавить в генетический алфавит две новые буквы.

На протяжении всей человеческой истории люди, еще ничего не зная о ДНК и механизмах наследственности, меняли гены культурных растений и домашних животных, подвергая их действию искусственного отбора, селекции. В 1973 году был получен первый трансгенный организм: ученые научились напрямую переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Герберт Бойер из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Стэнли Коэн из Стэнфорда создали кишечную палочку с геном устойчивости к определенному антибиотику. Но полученные в ходе экспериментов по генной инженерии формы жизни ничем принципиально не отличались от тех, которые и так существуют в природе. Все тот же генетический код и все тот же «алфавит» в молекуле ДНК, просто другая последовательность «букв».

+1 (аминокислота)

В 2001 году в лаборатории Питера Шульца была получена бактерия, умеющая использовать новую аминокислоту — L-метокситирозин, которую не использует ни один живой организм в природе. Таким образом, эта бактерия имела новый генетический код. Но и здесь алфавит ДНК по-прежнему не менялся.

В 2008 году группа ученых под руководством Крейга Вентера создала синтетическую молекулу ДНК. Они использовали химический синтез ДНК «с нуля», после чего синтезированную ДНК вставили в модельную бактерию. Полученная бактерия успешно жила и размножалась, а также перестроилась в соответствии с новыми генетическими инструкциями. Но хотя это был важный технологический прорыв, искусственная ДНК ничем не отличалась от обычной. Разве что в ее некодирующей части были записаны имена авторов исследования и цитаты знаменитых ученых.

+2 (буквы)

В 2014 году в журнале Nature вышла работа группы ученых под руководством Флойда Ромсберга из Института Скриппса в Ла-Хойе (Калифорния), которую два самых известных научных журнала — Nature и Science — признали научным достижением года. Ученые впервые на практике показали, что даже генетический алфавит, считавшийся фундаментальным и универсальным свойством жизни, можно изменить: они создали молекулу ДНК, состоящую не из четырех типов нуклеотидов. Помимо обычных пар А-Т и G-С, в новой ДНК есть еще одна пара d5SICS-dNaM.

Collapse )