Science奇怪的表兄弟：DNA，RNA與XDA
日期：2012-04-23 08:56:48
生物機體的生存依賴于其體內(nèi)的一對信息載體分子：DNA和RNA，這兩個基礎(chǔ)化學(xué)形式構(gòu)成了生命必需的兩大功能——呈現(xiàn)遺傳學(xué)，即可以編碼并傳遞給后代，第二是隨著進化發(fā)生適應(yīng)性改變。這一領(lǐng)域一個長期存在的爭論就是這種遺傳性和進化性，是否能由除了DNA和RNA以外的分子來操作。
來自英國醫(yī)學(xué)研究理事會（MRC），美國亞利桑那州大學(xué)等處的研究人員發(fā)表了題為“Synthetic Genetic Polymers Capable of Heredity and Evolution”的文章，集合多學(xué)科力量，延伸了之前的概念，合成了一種稱為Xenonucleic acids（XNA）的新型多聚物。相關(guān)成果公布在Science雜志上。
這項研究首次證明這六種非自然核酸聚合物能與DNA分享信息，能以DNA工作的方式來儲存和復(fù)制信息，也可在實驗室的條件下以一種類似于演化的過程變化。
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），它們是沿著一個由糖和磷酸基團組成的主干排列的。在這篇文章中，研究人員描述了合成的、核酸樣的XNA分子的定向演化，這種分子中的天然糖成分被6種替代物中的1種所取代。
所有這些XNA分子都與互補的RNA和DNA相結(jié)合。研究人員還設(shè)計了可從一個DNA模板來合成XNA的多聚酶，而其他的多聚酶可反向?qū)?/SPAN>XNA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)。
除此之外，研究人員還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驗室條件的影響。 正如人們預(yù)測DNA在這些條件下會發(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。
在同期Science另外一篇評論性文章：中，Gerald Joyce認(rèn)為這項研究預(yù)示著合成遺傳學(xué)時代的來臨，并對外空生物學(xué)、生物技術(shù)以及對生命本身的理解都有意義。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，因為RNA的準(zhǔn)備較為容易并且有更多的用于對其分析的工具。不過，Gerald Joyce也指出，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潛在損害我們生物學(xué)機制的領(lǐng)域。
文章的通訊作者是Philipp Holliger，這一研究組曾于去年設(shè)計了一種RNA合成酶，這種酶能組裝合成多達約95個核苷酸長度的RNA，這對于揭開RNA世界的奧秘具有重要意義。這一研究成果同樣公布在Science雜志上。
