ДНК та її двоюрідна сестра РНК зберігають генетичну інформацію і дозволяють жити таким чином, як ми це знаємо - але що робити, якщо мільйони менш відомих хімічних речовин могли б зробити те саме?
Нове дослідження припускає, що більше 1 мільйона хімічних схожих речовин можуть кодувати біологічну інформацію так само, як це робить ДНК. Нове дослідження, опубліковане 9 вересня в Журналі хімічної інформації та моделювання, може вказати шлях до нових цілей фармацевтичних препаратів, пояснити, як життя вперше розвинулося на Землі і навіть допоможе нам шукати форми життя за межами нашої планети, вважають автори писав.
"По-справжньому захоплююче розглядати потенціал альтернативних генетичних систем ... що вони, можливо, виникли і розвинулися в різних середовищах, можливо, навіть на інших планетах чи місяцях всередині нашої Сонячної системи", - співавтор Джей Гудвін, хімік з університету Еморі , йдеться у повідомленні.
І ДНК, і РНК, два відомі типи нуклеїнових кислот, містять хімічні біти, звані нуклеотиди, які з'єднуються в певному порядку і передають різні дані, залежно від їх послідовності, подібно до окремих літер у письмовому реченні. Деякі природні та техногенні молекули імітують основну структуру ДНК, але до цього часу ніхто не намагався підрахувати, скільки таких подібних образів може існувати, писали автори.
"У біології є два види нуклеїнових кислот", - сказав співавтор Джим Клівз, хімік з Токійського технологічного інституту. "Ми хотіли знати, чи можна знайти ще одного або навіть мільйона більше".
"Відповідь, здається, існує багато, набагато більше, ніж очікувалося", - сказав Клівз.
Автори розробили комп'ютерну програму для створення хімічних формул для молекул, подібних до нуклеїнових кислот. У ДНК нуклеотиди з’єднуються у різні пари і збираються в лінію, тому вчені переконалися, що їх генеровані молекули можуть формуватися однаково. Врешті-решт, у їхній програмі було зібрано понад 1160 000 різних молекул, які відповідали цим основним критеріям.
"Ми були здивовані результатом цього обчислення", - йдеться у співавторі Маркуса Мерінгера, хіміка Німецького аерокосмічного центру в Кельні. "Було б дуже важко оцінити апріорі, що налічується понад мільйон нуклеїнових кислот, подібних каркасам. Тепер ми знаємо, і ми можемо почати перевіряти деякі з них у лабораторії".
Безліч подібних схожих даних може пояснити історію існування життя на Землі до того, як ДНК та РНК домінували у світі біології. Теоретично, еволюція, можливо, проводила «пробні пробіги» з деякими з цих інших молекул, перш ніж осідати на нуклеїнових кислотах як найкращих транспортерах генетичних даних, запропонували автори.
Вони також можуть сприяти майбутньому медичному прогресу, додали вони. Препарати, що нагадують нуклеотиди, вже використовуються для підриву небезпечних вірусів та злоякісних ракових клітин в організмі людини, йдеться у повідомленні. Маючи бібліотеку структурно схожих молекул, розробники ліків могли потенційно прийняти подібні ДНК як головну зброю в боротьбі з хворобою.
"Абсолютно захоплююче думати, що за допомогою сучасних обчислювальних методів ми можемо натрапити на нові лікарські засоби під час пошуку альтернативних молекул ДНК та РНК, які можуть зберігати спадкову інформацію", - сказав співавтор Пітер Бергер, біохімік університету Еморі.
