新鹼基來了!科學家創造出八個字母的遺傳語言

2021-02-12 Nature自然科研

現在,科學家們將這一生命構建模塊的數量增加了一倍,第一次創造了一種八個字母遺傳語言。這一合成語言似乎能像天然DNA一樣存儲和轉錄信息。

2月22日,佛羅裡達州應用分子進化基金會創始人Steven Benner及其團隊在《科學》雜誌上發表了一項研究,他們認為從理論上講,經擴展的八字母基因語言也能夠支持生物存在。

「這是一個真正的裡程碑。」加利福尼亞州斯克裡普斯研究所的化學生物學家Floyd Romesberg說。Romesberg認為這項研究表明,在地球上進化的四種化學物質(A、T、C、G)並沒有特別什麼「神奇」或特殊之處。「這是一個概念上的突破。」他補充道。

正常情況下,當兩條DNA鏈以雙螺旋形式相互扭轉時,每條鏈上的化學物質相互成對:A與T結合,C與G結合。

長期以來,科學家一直試圖在遺傳密碼中添加更多對這樣的化學物質,也叫做鹼基。例如,Benner在20世紀80年代首次構建了「非天然」鹼基。隨後其他團體紛紛效仿,Romesberg實驗室在2014年將一對非天然的鹼基對插入活細胞,成為了當時的新聞頭條。

這項最新的研究是第一次系統地證明互補的非天然鹼基能夠彼此識別並結合,其形成的雙螺旋結構能夠保持穩定。

Benner的團隊包括來自美國各公司和機構的研究人員,他們通過調整天然鹼基的分子結構來構建新的鹼基。DNA中的鹼基因為相互之間形成氫鍵而產生配對:每個鹼基都含有氫原子,會被其配對鹼基中的氮或氧原子吸引。Benner解釋說,這有點像樂高積木,當凸起和凹陷嵌合後兩塊積木就拼在了一起。

通過調整這些凸起和凹陷,團隊構建了幾對新的鹼基,包括S-B以及P-Z。在最新的論文中,他們描述了自己如何將這四種合成鹼基與天然鹼基結合起來。研究人員將這種新的語言命名為「hachimoji」,這是日語「八」和 「字母」的組合。新的鹼基在外形上與天然鹼基相似,但其結合部分有所不同

之後研究人員進行了一系列實驗,結果表明合成序列擁有天然DNA那些對生命支持至關重要的特性。

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