Biólogos sintéticos descobriram que seis outras moléculas podem poderia armazenar informação genética e dá-lo. Uma série de alternativas ácidos nucléicos têm sido feitos nos laboratórios ao longo dos anos, mas ninguém os fez trabalhar como DNA. Até agora, todos pensavam que estávamos limitados a RNA e DNA. Esta é a primeira vez que moléculas artificiais têm sido feitas para passar os genes para os seus descendentes. A descoberta é uma prova de princípio de que a vida não precisa ser baseado em DNA e RNA.
A capacidade de copiar informações de uma molécula para outra é fundamental para toda a vida. Organismos passar seus genes para seus descendentes, muitas vezes com pequenas mudanças, e como resultado uma vida pode evoluir ao longo das gerações.Salvo poucas exceções, todos os organismos conhecidos usar o DNA como o portador de informação. "Esta capacidade única de DNA e RNA para codificar a informação pode ser implementado em outros backbones", diz Philipp Holliger do Laboratório de Biologia Molecular MRC em Cambridge, Reino Unido.
Holliger equipe concentrou-se em seis XNAs (xeno-ácidos nucléicos). DNA e RNA são feitos de um açúcar, um fosfato e uma base. Os XNAs tinha açúcares diferentes, e em alguns deles os açúcares são substituídos com moléculas completamente diferentes. Sintético XNA, com a sua estrutura açúcar diferente ao DNA natural, pode imitar muitas das propriedades do autêntico.
Holliger e sua equipe de engenharia enzimas que ajudaram os seis tipos de XNA para montar e replicar mensagens genéticas. As enzimas transcrito do DNA para as várias XNAs, depois de volta para novas cadeias de DNA - com uma precisão de 95% ou mais.
Um grande desafio para a equipe era criar enzimas que poderiam copiar um gene de uma molécula de DNA para uma molécula de XNA, e outras enzimas que poderiam copiar de volta para DNA. Uma vez que eles haviam criado essas enzimas, eles foram capazes de armazenar informações em cada um dos XNAs, copiá-lo para DNA, e copiá-lo de volta em um novo XNA. Com efeito, o XNA primeiro passou as informações para o novo - ainda que de forma indireta. "O ciclo que temos é um pouco como um retrovírus, que circula entre RNA e DNA", diz Holliger. Porque os XNAs pode fazer isso, eles são capazes de evolução.
Transmissão genética sobre sucessivas DNA-a-XNA ciclos permitiu investigadores para seleccionar apenas para as XNAs que ligados a proteínas alvo determinados a partir de um conjunto de amostras aleatórias, um processo semelhante a evolução ao longo de gerações múltiplas.
"Pela primeira vez, isso confirma que a hereditariedade, replicação e evolução são possíveis nestes backbones alternativas", diz Holliger .. "Isso é muito interessante com relação à origem da vida", diz Jack Szostak da Universidade de Harvard, em Boston, Massachusetts . Muitos biólogos suspeitam que as primeiras formas de vida utilizadas RNA, DNA e foi adoptado mais tarde. Mas não sei por que essas duas moléculas foram escolhidos: são os meios de armazenamento melhores possíveis, ou eram simplesmente as únicas coisas disponíveis?
Holliger suspeita RNA foi uma escolha oportunista. "Claramente, não há imperativo esmagadora funcional usar o DNA e RNA", diz ele. Em vez disso, a vida pode ter começado com o RNA, simplesmente porque ela foi feita em grandes quantidades na Terra primitiva.
A maioria dos biólogos pensam que a vida na Terra começou com RNA, pois pode tanto armazenar informações e catalisar reações úteis. Em seu mais recente experimento, Holliger já mostrou que um de seus XNA de - 1,5-anhydrohexitol ácido nucléico, ou HNA - pode dobrar em um formato 3D e se ligam a moléculas-alvo específicas. Este é o primeiro passo para se tornar uma enzima. A mesma coisa já havia sido feito para o ácido nucléico treose (TNA).
Isto sugere XNAs podem formar a base da vida em outros planetas, onde diferentes ambientes levou a química diferente. "Eu ficaria surpreso se nós encontrarmos vida verdadeiramente extraterrestre que foi baseado em DNA e RNA", diz Holliger. "Pode ter havido um XNA mundo em um planeta diferente."
O Galaxy diário via newscientist.com , ciência, nature.com e doi Natureza: 10.1038/nature.2012.10487 e Jornal de referência: Ciência DOI: 10.1126/science.1217622
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