ДНК и ее двоюродная сестра РНК хранят генетическую информацию и позволяют жить так, как мы ее знаем - но что, если миллионы менее известных химических веществ могут делать то же самое?
Новое исследование предполагает, что более 1 миллиона химических аналогов могут кодировать биологическую информацию так же, как это делает ДНК. Новое исследование, опубликованное 9 сентября в Журнале химической информации и моделирования, может указать путь к новым целям для фармацевтических препаратов, объяснить, как жизнь впервые возникла на Земле, и даже помочь нам искать формы жизни за пределами нашей планеты, авторы написал.
«Действительно интересно рассмотреть потенциал альтернативных генетических систем… что они могли возникнуть и развиваться в разных средах, возможно, даже на других планетах или лунах в нашей солнечной системе», - соавтор Джей Гудвин, химик из университета Эмори. Об этом говорится в сообщении.
И ДНК, и РНК, два известных типа нуклеиновых кислот, содержат химические фрагменты, называемые нуклеотидами, которые связываются в определенном порядке и передают разные данные, в зависимости от их последовательности, аналогично отдельным буквам в письменном предложении. Авторы пишут, что некоторые природные и искусственные молекулы имитируют базовую структуру ДНК, но до сих пор никто не пытался подсчитать, сколько таких двойников может существовать.
«В биологии существует два вида нуклеиновых кислот», - сказал в заявлении соавтор Джим Кливс, химик из Токийского технологического института. «Мы хотели узнать, найдется ли еще один или даже миллион».
«Ответ, похоже, их намного больше, чем ожидалось», - сказал Кливс.
Авторы разработали компьютерную программу для создания химических формул для нуклеиновых кислотоподобных молекул. В ДНК нуклеотиды объединяются в отдельные пары и собираются в линию, поэтому ученые убедились, что их генерируемые молекулы могут образовываться одинаково. В итоге их программа собрала более 1 160 000 различных молекул, которые соответствовали этим основным критериям.
«Мы были удивлены результатами этих вычислений», - сказал в заявлении соавтор Маркус Мерингер, химик из Немецкого аэрокосмического центра в Кельне. «Было бы очень сложно априори оценить, что существует более миллиона каркасов, подобных нуклеиновой кислоте. Теперь мы знаем, и мы можем начать тестировать некоторые из них в лаборатории».
Множество похожих друг на друга людей может прояснить историю того, как возникла жизнь на Земле до того, как ДНК и РНК доминировали в мире биологии. Теоретически, эволюция, возможно, выполнила «тестовые прогоны» с некоторыми из этих других молекул, прежде чем осесть на нуклеиновых кислотах в качестве лучших переносчиков генетических данных, предположили авторы.
Похоже, что подобные люди также могут способствовать будущим достижениям в области медицины. Согласно заявлению, наркотики, которые напоминают нуклеотиды, уже используются для подрыва опасных вирусов и злокачественных раковых клеток в организме человека. Имея в своем распоряжении библиотеку структурно похожих молекул, разработчики лекарств могли бы потенциально использовать ДНК-подобие в качестве основного оружия в борьбе с болезнями.
«Абсолютно увлекательно думать, что, используя современные вычислительные методы, мы можем наткнуться на новые лекарства при поиске альтернативных молекул ДНК и РНК, которые могут хранить наследственную информацию», - сказал соавтор Питер Бургер, биохимик из Университета Эмори.
