超越遺傳極限,人工合成出新鹼基對

2021-01-10 理科生涯

在我們傳統的學習中,自然界的DNA只有四種鹼基:A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、C(胞嘧啶)、G(鳥嘌呤),而在RNA中還存在一種額外的鹼基U。而我們所有人的DNA都是由這四種鹼基構成,他們無規則的組合也自然構成了生命物種的多樣性。就在所有生命都在為這種安排而滿意的同時,美國科學家們可能並不滿足於這種現狀,他們認為四種鹼基的有機組合可能限制了我們對遺傳信息的存儲,那麼,如果我們有更多的鹼基,是否意味著我們可以儲存更多的遺傳信息呢?更多的字母,可以描述出更多有趣的故事,而遺傳信息的增加,可能自然增加我們更獨特的天賦能力。

通過擴展基因編碼,在培養的細菌中增加了一對「超自然」的鹼基對:X 和 Y。更令人驚奇的是,細菌可以利用這對超自然鹼基對編碼新蛋白!這一突破一舉改變了大眾對於生命遺傳信息的認知,堪稱「顛覆遺傳密碼」的成果。

雖然在插圖裡使用了X和Y的代號,但這對鹼基的真正名字是d5SICS和dNaM。「這挺尷尬的,我們的名字糟透了。這名字只是非常複雜的化學名的簡寫。」羅姆斯伯解釋道,因為他的實驗室過去幾年裡探索了如此多的新鹼基,「我們沒法給每個都起上諸如X、Y、α或者β這樣可愛的名字——實在太多了。」

而這種人造的X-Y鹼基互補配對是通過分子間的疏水作用而形成的,而不是像天然鹼基對那樣通過氫鍵連接。但是X核苷酸和Y核苷酸在結構上與普通核苷酸相似,其成分都是戊糖-磷酸-鹼基。(該文章發表於《自然》雜誌,doi:10.1038/nature13314)

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