Исследователи из Совета медицинских исследований Великобритании сообщили о том, что они научились создавать ферменты из искусственного генетического материала, который также был изготовлен в лабораторных условиях. При этом синтетические ферменты функционируют так же, как и настоящие.
Проделанная работа не только даёт ключ к пониманию процессов по созданию строительных блоков жизни, но и подсказывает новые способы изготовления терапевтических препаратов. Теперь исследовательская команда рассчитывает потягаться с природой, создавая более сложные структуры.
Новаторский проект был запущен пару лет назад, когда доктор Филипп Холлигер (Philipp Holliger) и его коллеги создали синтетические аналоги ДНК и РНК, молекул, которые несут основной генетический код жизни. Новые искусственные полимеры именуются ксенонуклеиновые кислоты (XNA, КсНК).
КсНК содержат те же базы, на которые ДНК и РНК полагаются для кодирования наследственной информации: аденин, тимин, гуанин, цитозин и урацил. Однако есть существенное отличие: сахара. Так, в ДНК и РНК сахарами являются дезоксирибоза и рибоза, соответственно. Холлигер же создал новые типы генетического материала путём замены этих моносахаридов различными другими сахарами и молекулами.
Используя КсНК в качестве строительных блоков, исследователи задались целью понять, возможно ли создание синтетических ферментов – веществ, которые отвечают за широкий спектр функций организма (например, за переваривание пищи).
"До недавнего времени считалось, что ДНК и РНК – единственные молекулы, которые способны хранить генетическую информацию, – сообщает доктор Холлигер, – а вместе с белками ― единственные биомолекулы, способные образовывать ферменты".
Однако его команде удалось создать ферменты с нуля, используя изготовленный в лабораторных условиях материал, которого не существует в природе. Синтетические ферменты способны выстраивать и разрушать молекулы так же, как и их природные аналоги.
Исследователи окрестили эти ферменты XNAzymes (от XNA и enzymes) и считают, что их изобретение может спровоцировать простые реакции, например, разрезание и последующее воссоединение нити РНК в пробирке.
Это один из первых шагов к созданию искусственной живой системы, утверждают учёные. "Наша работа показывает, что существует несколько возможных альтернатив природным молекулам, которые будут поддерживать каталитические процессы, необходимые для жизни. В конце концов, РНК и ДНК могут быть лишь случайностью доисторической химии", — поясняет Холлигер.
Доктор также уверен, что жизнь, которая будет найдена на других планетах, не обязательно будет основана на молекулярном каркасе ДНК.
В свою очередь здесь, на Земле, синтетические ферменты могут оказаться полезными для лечения различных заболеваний человека, в том числе онкологических.
Химически КсНК чрезвычайно выносливы. К тому же, так как они не встречаются в природе, они могут (холтя бы некоторое время) спасаться от природных ферментов, разрушающих организм. Это может сделать их отличным кандидатом для длительного лечения заболеваний, связанных с РНК: искусственные ферменты могли бы расщеплять вирусные или онкогенные РНК.
"Так как химию мы в определённой степени можем изменять, станет возможным создание индивидуальных ферментов для конкретных целей", – утверждает Холлигер.
Научная работа была опубликована в журнале Nature.
