Журнал Nature опубликовал статью группы ученых из Исследовательского института Скриппса (The Scripps Research Institute, TSRI), которым в ходе длившегося более двадцати лет исследования удалось создать бактерию, в геноме которой вместо обычных двух пар нуклеотидных оснований содержатся три пары.
Вся генетическая информация в ДНК записывается при помощи четырех нуклеотидов, соединяющихся между собой водородными связями по так называемому «принципу комплементарности»: аденин соединяется с тимином, гуанин – с цитозином. Последовательность этих пар в цепочке ДНК и служит генетическим кодом. Теперь ученым удалось добавить к четырем существующим нуклеотидам еще два, которые не встречаются у живых организмов в природе.
Для решения этой задачи исследователям пришлось сначала «научить» бактериальную клетку поглощать необходимый материал для новых нуклеотидов: пары d5SICS-dNaM. Чтобы сделать это, они встроили в геном бактерии особый ген, позаимствовав его у другого организма. В результате им удалось встроить молекулу ДНК с тремя типами пар оснований в бактерию Escherichia coli. Искусственные нуклеотиды содержатся не в основном бактериальном геноме, а в одной из плазмид – кольцеобразных молекул ДНК, самостоятельно существующих в бактериальной клетке. Плазмиды способы к репликации, и, несмотря на их сравнительно небольшую длину, ряд свойств бактерий, например, устойчивость к определенным антибиотикам, определяется именно генами, содержащимися в плазмидах. Плазмида, в которую попали «неестественные» нуклеотиды также оказалась способной к репликации.
На следующем этапе работы исследователи намерены добиться транскрипцию нового, расширенного алфавита ДНК в РНК, которая запускает процесс синтеза белков в клетке. «В принципе, мы могли бы кодировать новые белки, сделанные из новых, неестественных аминокислот, что даст нам больше возможностей для создания терапевтических и диагностических средств с нужными функциями», - говорит руководитель научного коллектива профессор Флойд Ромсберг (Floyd E. Romesberg).
Помимо теоретической важности работы, доказавшей, что в принципе при возникновении жизни число используемых нуклеотидов могло быть больше четырех, она имеет еще одно возможное применение. Организмы, содержащие новые нуклеотиды, не смогут синтезировать их, не получая необходимый материал (соответствующие нуклеозидтрифосфаты) извне. Поэтому при использовании расширенного генетического алфавита в генной инженерии можно будет не опасаться, что модифицированный генный материал попадет в природные организмы и вызовет неконтролируемые последствия.
