211service.com
X pažymi Jumbo DNR vietą
Karštas veiksmas daugelyje technologijų sričių sukasi apie tai, kaip viską padaryti vis mažesniu. Atsižvelgdami į šią tendenciją, Stanfordo universiteto mokslininkai susintetino dirbtinę DNR grandinę, kurios molekulės yra maždaug 15 procentų didesnės nei natūralios veislės. Ši vadinamoji xDNR turi savybių, kurių trūksta niūriai DNR, kurią gamina gamta. Pavyzdžiui, jis yra stabilesnis. Jis taip pat šviečia ultravioletinėje šviesoje. Šie bruožai rodo, kad xDNR gali būti naudinga atliekant genetinės diagnostikos procedūras ir, galbūt, dirbtines gyvybės formas. Didžiausias mūsų susidomėjimas yra tai, ar galime sukurti savo genetinę sistemą, sako chemijos profesorius Ericas Koolas, vadovavęs Stanfordo tyrimų grupei. Manau, kad mes gerai einame.
Kuo xDNR skiriasi nuo įprastos DNR, yra jos struktūra. Paprastai DNR yra nukleotidų eilutė, kurių kiekvieną sudaro cukrus, fosfatas ir bazė: adeninas, timinas, guaninas arba citozinas (DNR aprašymuose vaizduojami kaip A, T, G ir C). Kai DNR grandinės jungiasi viena su kita, bazės sutampa tam tikru būdu: adeninas visada jungiasi su timinu, o guaninas su citozinu.
Maždaug prieš trisdešimt metų Nelsonas Leonardas, tuometinis Ilinojaus universiteto chemikas, o dabar dirbantis Kalifornijos technologijos institute, rado būdą ištempti adeniną taip, kad jis fluorescuotų veikiamas ultravioletinių spindulių. Ko Leonardas negalėjo padaryti, tai prijungti cukrų ir fosfatą prie pagrindo, sudarydamas pilną nukleotidą; Tuo metu mokslininkai nežinojo, kaip sukurti DNR, nors dabar dirbtinių gijų kūrimo procesas dažniausiai naudojamas genetinės medicinos diagnostikoje.
Koolas ieškojo būdo sukurti dvigubą DNR spiralę. Pirmiausia jis susintetino dvi išplėstas bazes: adeniną ir timiną (xA ir xT). Tada jis pagamino nukleotidus iš xA ir xT bazių su atitinkamais cukrumi ir fosfatais. Suporavęs xA su įprastu T ir xT su įprastu A, Kool sugebėjo juos surinkti į dvigubą spiralę, kurios buvo pakankamai platus, kad tilptų ištempti pagrindai.
Nukleotidų kūrimas truko ketverius metus. Kool pradėjo kurdamas ištemptų bazių struktūrą, tada perėjo prie sintezės, kuriai reikėjo rasti tinkamas cukrų ir fosfatų formas. Mes atlikome cheminę reakciją po cheminės reakcijos po cheminės reakcijos, sako Koolas. Rezultatų išgryninimas gali užtrukti kelias dienas ar net savaites. Ir kadangi tokios sintezės anksčiau nebuvo, buvo daug aklagatvių.
Kai mokslininkai susintetino stabilius, labai didelio dydžio nukleotidus, jie naudojo komercinę įrangą, kad sujungtų juos į DNR sekas. Natūraliai DNR reikia maždaug 10,5 suporuotų nukleotidų žingsnių, kad būtų galima atlikti vieną pilną dvigubos spiralės sukimąsi. Padidinti pagrindai padidina spiralės skersmenį, todėl tokių žingsnių reikia daugiau. Didesnė molekulinė struktūra suteikia didesnį stabilumą; Kol Kolo laboratorijoje natūrali DNR subyrėjo esant 21C, xDNR liko nepažeista iki 56C. Koolo tyrimai rodo, kad dviguba [natūralios] DNR spiralinė struktūra neturi būti vienintelė, sako Danithas Ly, Carnegie Mellon universiteto chemijos profesoriaus asistentas ir ekspertas, kuriantis cheminius įrankius genomikos ir proteomikos studijoms.
Kool galutinis siekis sukurti specialiai pritaikytą genetinę sistemą yra ilgas užsakymas, o ne skubėti, sako Ly: Kad biologinė funkcija egzistuotų nuo nieko nepriklausoma, jai reikia baltymų, lipidų, fermentų – visokių dalykų. Galbūt tai padaryti per ateinančius šimtą metų būtų įmanoma, bet tai būtų sunku. Ir prieš tai Koolas turi sukurti išplėstines G ir C bazių versijas, kurios greičiausiai bus panašios į jo darbą xA ir xT.
Be mokslinės fantastikos scenarijų, susijusių su dizainerių genais, Koolas mano, kad xDNA turi praktinės reikšmės diagnostikai, ypač gerinant esamas medicinines procedūras, kurios nustato sveikatos būklę pagal asmens DNR struktūrą. Gydytojai, ieškantys tam tikros DNR ar RNR žmoguje, paima audinių mėginį ir įveda dirbtinę DNR grandinę, kuri susijungs su ta medžiaga. Metodai, kurie nuplauna viską, išskyrus surištas poras, kuriose yra dirbtinė DNR, leidžia laboratorijoms lengvai ieškoti, kas liko. Jei jis nesusiriša tinkamai, žinote, kad tai yra mutacija arba [ieškomos] DNR nėra, sako Paulas Billingsas, Laboratory Corporation of America, diagnostikos tyrimų bendrovės, viceprezidentas ir nacionalinis genetikos ir genomikos direktorius. Burlingtonas, NC.
Kadangi xDNA jungiasi stipriau nei įprasta DNR, šiame bandymo procese ji būtų atsparesnė. Be to, jo natūrali fluorescencija gali veikti kaip švyturys, palengvinantis aptikimą. Tačiau net ir po to, kai ši technika buvo daugiau nei laboratorinis smalsumas, jos diagnostikos naudingumas turės būti pademonstruotas lauke. Visų pirma, jūs turite įrodyti, kad jis patenka į ląsteles ir elgiasi kitaip, kaip ir kitos DNR, sako Billingsas. Antra, jūs turite įrodyti, kad tai geriau nei kiti metodai. Yra nusistovėjusių metodų, kurie dabar veikia, ir kol kas nėra įrodymų, kad xDNR surišimo ir fluorescencinės savybės būtų akivaizdus patobulinimas.
Be to, greičiausiai reikės koreguoti xDNA fluorescencines charakteristikas, sako Ly. Remiantis Koolo komandos darbu, molekulė užsidegė, kai ją apšviečia ultravioletinė šviesa, kurios bangos ilgis yra apie 390 nanometrų. Audiniai nelabai gerai sugeria šiuos bangos ilgius, pažymi Ly, teigdamas, kad diagnostikos tikslais pagrindas turėtų būti sureguliuotas taip, kad reaguotų į šviesą, kuri buvo arčiau raudonojo spektro galo. Tačiau, anot Koolo, tai nebūtinai sukeltų didelę problemą tiriant pakankamai plonus audinio gabalėlius. Tiesą sakant, xDNR nukleotidai netgi gali pakeisti savo fluorescencinę spalvą ar intensyvumą, kai prisijungia prie natūralios DNR arba RNR – tai reiškinys, kuris papildytų diagnostikos rinkinį. Vadinkite tai didele šviesa medicinos darbuotojams.