Δύο νέα γράμματα στο «αλφάβητο» της ζωής (video)

Δημιουργήθηκε ο πρώτος οργανισμός στον πλανήτη που χρησιμοποιεί περισσότερα από τέσσερα γράμματα στο DNA του και πολλαπλασιάζεται με επιτυχία.







Ένα ακόμη σημαντικό βήμα πραγματοποιήθηκε στο πεδίο της Συνθετικής Βιολογίας, καθώς το «αλφάβητο» της ζωής μεγάλωσε με τεχνητό τρόπο και απέκτησε πλέον 6 γράμματα, αντί για τα 4 που του χάρισε η φύση. Αμερικανοί επιστήμονες δημιούργησαν τον πρώτο οργανισμό - ένα κοινό βακτήριο Escherichia coli - του οποίου το γενετικό υλικό περιλαμβάνει ένα πρόσθετο ζεύγος χημικών βάσεων DNA που δεν υπάρχουν στη φύση.

Το επίτευγμα ανοίγει νέες δυνατότητες για την ιατρική, τη φαρμακευτική και τη βιομηχανία. Τα κύτταρα αυτού του μοναδικού μέχρι σήμερα μικροοργανισμού μπορούν να πολλαπλάσιάσουν αυτό το «συνθετικό» DNA και έτσι να το κληροδοτήσουν στις επόμενες γενιές.




Εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια, όλοι οι οργανισμοί στον πλανήτη κωδικοποιούν τη γενετική πληροφορία σε τέσσερις χημικές βάσεις: A, T, C και G (αδενίνη, θυμίνη, κυτοσίνη, γουανίνη). Αυτές οι τέσσερις βάσεις αποτελούν τους κώδικες για τα 20 αμινοξέα, τους θεμέλιους λίθους από όπου δημιουργούνται σχεδόν όλες οι πρωτεΐνες. Μόρια DNA που περιέχουν τροποποιημένες μορφές αυτών των βάσεων, ή εντελώς νέες βάσεις, είχαν δημιουργηθεί και παλαιότερα στο εργαστήριο, όμως δεν μπορούσαν να λειτουργήσουν μέσα σε ζωντανά κύτταρα.

Όπως είπε ο ο αναπληρωτής καθηγητής βιοχημείας Dr. Floyd Romesberg, «φτιάξαμε έναν οργανισμό που περιέχει τα δύο ζεύγη Α-Τ και C-G, συν ένα τρίτο αφύσικο ζεύγος βάσεων. Αυτό δείχνει ότι είναι δυνατές και άλλες λύσεις για την αποθήκευση (βιολογικών) πληροφοριών, πράγμα που ανοίγει το δρόμο για μια "βιολογία διευρυμένου DNA" με πολλές συναρπαστικές εφαρμογές - από νέα φάρμακα έως νέα είδη νανοτεχνολογίας».

Η συγκεκριμένη ερευνητική ομάδα εργάζεται από το τέλος της δεκαετίας του '90, προκειμένου να βρει ζεύγη μορίων που είναι δυνατό να λειτουργήσουν ως βάσεις DNA. Η μεγαλύτερη δυσκολία ήταν τα δύο έξτρα συνθετικά «γράμματα» του DNA με τις ονομασίες d5SICS (ή βάση Χ) και dNAM (ή βάση Υ), που από χημική άποψη έχουν ελάχιστη ομοιότητα με τα τέσσερα υπάρχοντα χημικά γράμματα, να γίνουν αποδεκτά, να ενσωματωθούν στο υπόλοιπο «αλφάβητο της ζωής» και να μην απορριφθούν από τους φυσικούς αμυντικούς μηχανισμούς που διαθέτει το DNA για να αυτο-επιδιορθώνεται.

Σε πρώτο στάδιο, πριν λίγα χρόνια, οι ερευνητές πέτυχαν να δημιουργήσουν ημι-συνθετικό DNA στο εργαστήριο. Τώρα, για πρώτη φορά, έδειξαν ότι αυτό το DNA με τα πρόσθετα «γράμματα» λειτουργεί κανονικά - έτσι φαίνεται τουλάχιστον - σε ένα ζωντανό οργανισμό. Το ημι-συνθετικό DNA αναπαράγεται με ικανοποιητική ταχύτητα και ακρίβεια, δεν εμποδίζει ιδιαίτερα την ανάπτυξη των κυττάρων του βακτηρίου και δεν δείχνει να χάνει στην πορεία τα αφύσικα ζεύγη βάσεων του γενετικού υλικού του.

Οι ερευνητές ήδη σχεδιάζουν το επόμενο βήμα τους, που θα είναι να δείξουν ότι αυτό το διευρυμένο αλφάβητο του DNA μπορεί να «μεταφραστεί» σε νέου τύπου πρωτεΐνες, άρα και σε νέες μορφές ζωής.

«Θα μπορούσαμε να κωδικοποιήσουμε νέες πρωτεΐνες από νέα αμινοξέα που δεν υπάρχουν στη φύση. Αν διαβάζεις ένα βιβλίο που έχει γραφτεί με τέσσερα γράμματα, δεν είσαι σε θέση να πεις πολλές ενδιαφέρουσες ιστορίες. Αν όμως διαθέτεις περισσότερα γράμματα, τότε μπορείς να εφεύρεις νέες λέξεις, μπορείς να βρεις νέους τρόπους να χρησιμοποιήσεις αυτές τις λέξεις και έτσι μπορείς πιθανώς να πεις πιο ενδιαφέρουσες ιστορίες», λέει ο Romesberg.

Το νέο επίτευγμα και οι άγνωστες προοπτικές που ανοίγει αναμένεται να πυροδοτήσουν νέες ανησυχίες ότι οι επιστήμονες «παίζουν τον Θεό», διακινδυνεύοντας να απελευθερωθεί στο περιβάλλον κάποια ανεξέλεγκτη μορφή ζωής με άγνωστες συνέπειες.

Από την άλλη, οι πιο αισιόδοξοι προσπαθούν να φανταστούν τις τεράστιες δυνατότητες που ανοίγονται από μια βιολογία που δεν θα περιορίζεται πλέον στο γενετικό αλφάβητο που επέλεξε η φύση. Για παράδειγμα, θα ήταν ίσως δυνατό να ενσωματώνεται ένα τοξικό αμινοξύ σε μία ανύπαρκτη μέχρι σήμερα πρωτεΐνη, έτσι ώστε αυτή να καταστρέφει μόνο τα καρκινικά κύτταρα. Ήδη η ομάδα του Floyd Romesberg έχει ιδρύσει την εταιρεία Synthorx στην Καλιφόρνια, για να αξιοποιήσει εμπορικά τις διαγραφόμενες πρακτικές εφαρμογές.

Η μελέτη δημοσιεύεται στο επιστημονικό περιοδικό Nature.





Πηγή

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου