加利福尼亚[美国]，12月30日(ANI):研究人员向实现合成DNA的潜力又迈进了一步。基因字母表中只有四个字母，代表四个核苷酸，它们是构成所有DNA的分子。
这一发现的实用性取决于细胞是否能够识别和使用合成核苷酸来制造蛋白质。长期以来，科学家们一直质疑是否有可能在实验室中合成额外的核苷酸，并在字母表中添加新的字母。
由于加州大学圣地亚哥分校斯卡格斯药学院和制药科学学院的研究，合成DNA的前景越来越接近。
发表在《自然通讯》杂志上的研究结果可能会使研究人员更容易设计独特的蛋白质和生产新的药物。
研究人员发现，在蛋白质生产过程中最重要的酶之一RNA聚合酶，能够以与天然碱基对完全相同的方式识别和转录假碱基对。
加州大学圣地亚哥分校斯卡格斯药学院教授、资深作者王东博士说:“考虑到地球上只有四个核苷酸的生命是多么多样化，如果我们能增加更多的核苷酸，可能会发生的事情是诱人的。”
“扩展遗传密码可以极大地多样化我们可以在实验室合成的分子范围，并彻底改变我们将设计蛋白作为治疗方法的方式。”
王与应用分子进化基金会的Steven A. Benner博士和索尔克生物研究所的Dmitry Lyumkis博士共同领导了这项研究。
组成DNA的四种核苷酸分别是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)。在DNA分子中，核苷酸形成的碱基对具有独特的分子几何结构，称为沃森和克里克几何，以1953年发现DNA双螺旋结构的科学家命名。
这些沃森和克里克配对总是以相同的构型形成:A-T和C-G。当许多沃森和克里克碱基对聚集在一起时，DNA的双螺旋结构就形成了。
“这是一个非常有效的编码生物信息的系统，这就是为什么转录和翻译中的严重错误相对罕见，”王说。
“正如我们所了解的那样，我们可以通过使用具有相同几何形状的合成碱基对来利用这个系统。”
这项研究使用了标准基因字母表的一个新版本，称为人工扩展遗传信息系统(AEGIS)，它包含了两个新的碱基对。
“宙斯盾”最初是由本纳开发的，最初是美国宇航局支持的一项计划，旨在了解地外生命是如何发展的。
通过从细菌中分离RNA聚合酶并测试它们与合成碱基对的相互作用，他们发现来自AEGIS的合成碱基对形成了一种类似于天然碱基对的沃森和克里克几何结构。
结果是:转录DNA的酶无法分辨这些合成碱基对和自然界中发现的碱基对之间的区别。
“在生物学中，结构决定功能，”王说。“通过符合与标准碱基对相似的结构，我们的合成碱基对可以在雷达下溜进去，并被纳入通常的转录过程中。”
除了扩大合成生物学的可能性之外，这些发现还支持了一个可以追溯到沃森和克里克最初发现的假设。
这个假说被称为互变异构体假说，它认为标准的四个核苷酸可以由于互变异构体而形成不匹配的对，或者核苷酸在具有相同组成的几个结构变体之间振荡的趋势。
这种现象被认为是点突变的一个来源，或基因突变只影响DNA序列中的一个碱基对。
王说:“互变异构化使核苷酸在通常不应该成对的情况下结合在一起。”
“在复制和翻译过程中已经观察到错对的互变异构化，但在这里，我们提供了第一个直接的结构证据，证明互变异构化也发生在转录过程中。”
研究人员接下来感兴趣的是测试他们在这里观察到的效果是否在其他合成碱基对和细胞酶的组合中是一致的。
“我们很高兴能与史蒂夫和德米特里组建一个多学科合作团队，这使我们能够解决扩展字母表上转录的分子基础，”王说。
“除了我们在这里测试的新字母，可能还有很多其他的可能性，但我们需要做更多的工作来弄清楚我们能走多远。”(ANI)
