英國劍橋大學(xué)研究人員已經(jīng)制作了一套合成的多聚物,，它們能以DNA工作的方式來儲(chǔ)存和復(fù)制信息,。它們也可在實(shí)驗(yàn)室的條件下以一種類似于演化的過程變化。相關(guān)論文4月20日在線發(fā)表于Science。
Gerald Joyce在一則相關(guān)的《觀點(diǎn)欄目》中寫道：“這項(xiàng)研究預(yù)示著合成遺傳學(xué)時(shí)代的來臨，并對(duì)外空生物學(xué)、生物技術(shù)以及對(duì)生命本身的理解都有意義,。”所有的DNA都是由4種核苷酸堿基組成的——常常被稱作A、G,、C和T——它們是沿著一個(gè)由糖和磷酸基團(tuán)組成的主干排列的,。Vitor Pinheiro及其同事們現(xiàn)在描述了合成的、核酸樣的"XNA"分子的定向演化,，其分子中的天然的糖成分被6種替代物中的1種所取代,。所有這些XNA分子都與互補(bǔ)的RNA和DNA相結(jié)合。研究人員還設(shè)計(jì)了可從一個(gè)DNA模板來合成XNA的多聚酶,，而其他的多聚酶可反向?qū)NA轉(zhuǎn)錄到DNA,。這一系統(tǒng)使得由XNA編碼的信息得到復(fù)制，而這正是遺傳的基礎(chǔ),。最后,，Pinheiro及其同事們將這些多聚物中的一種叫做HNA的多聚物置于類似于自然選擇的實(shí)驗(yàn)室條件的影響。正如人們預(yù)測(cè)DNA在這些條件下會(huì)發(fā)生的情況那樣,，該HNA演化成為一種緊密且明確地與特定標(biāo)靶結(jié)合的形式,。
Joyce在其《觀點(diǎn)欄目》中說，XNA的合成生物學(xué)研究可能永遠(yuǎn)無法趕上那些涉及到RNA的研究,，因?yàn)镽NA的準(zhǔn)備較為容易并且有更多的用于對(duì)其分析的工具,。不過，他指出,，XNA分子不受那些降解DNA和RNA的天然酶的影響，因此它可能在材料科學(xué),、分子診斷學(xué)和治療學(xué)上有不同的潛在應(yīng)用,。他還警告說，合成生物制劑必需受到控制以避免踏入可能會(huì)潛在損害我們生物學(xué)機(jī)制的領(lǐng)域,。（生物谷 bioon.com）
doi:10.1126/science.1217622
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PMID:
Synthetic Genetic Polymers Capable of Heredity and Evolution
Vitor B. Pinheiro, Alexander I. Taylor, Christopher Cozens, Mikhail Abramov, Marleen Renders, Su Zhang, John C. Chaput, Jesper Wengel, Sew-Yeu Peak-Chew, Stephen H. McLaughlin, Piet Herdewijn, Philipp Holliger
Genetic information storage and processing rely on just two polymers, DNA and RNA, yet whether their role reflects evolutionary history or fundamental functional constraints is currently unknown. With the use of polymerase evolution and design, we show that genetic information can be stored in and recovered from six alternative genetic polymers based on simple nucleic acid architectures not found in nature [xeno-nucleic acids (XNAs)]. We also select XNA aptamers, which bind their targets with high affinity and specificity, demonstrating that beyond heredity, specific XNAs have the capacity for Darwinian evolution and folding into defined structures. Thus, heredity and evolution, two hallmarks of life, are not limited to DNA and RNA but are likely to be emergent properties of polymers capable of information storage.
