近日,,一篇*新發(fā)表在《科學》期刊上的研究表明,生命“字母表”迎來4名新成員,,已經(jīng)從4個變成了8個,!
這項研究被譽為里程碑式的成果,它到底牛在何處呢,?
今天,,我們就為大家來簡單介紹一下。
A,、T,、C、G,?這都是些啥,?
在介紹這4名人工合成的新成員之前,先來認識一下4個元老級的天然堿基吧,。
在生物學領域,,激動人心的事件莫過于生命的誕生,也就是生命的起源,。追溯這個問題,,需要回答生命的物質(zhì)基礎——基因,而基因是由4個天然堿基組成的,,它們的英文代碼分別是“C”“G”“T”“A”,,對應的中文名字是胞嘧啶、鳥嘌呤,、胸腺嘧啶,、腺嘌呤,配對規(guī)則是C配G,,T配A,,C和G之間通過3個氫鍵相連,T和A之間是2個氫鍵,。
從簡單的單細胞生物到靈長類,,生命體的遺傳密碼就是由ATCG來記錄和傳遞的,如同一本神秘的生命密碼本,,指導著蛋白質(zhì)的合成和功能調(diào)控,,包括我們?nèi)祟惖纳喜∷馈⒏甙质荩踔廖覀兊男愿窈徒】禒顩r,,基因都在默默的指導著,,并且和環(huán)境因素、行為因素共同決定著我們的健康水平,。懷孕的準媽媽們開展的羊水穿刺細胞學檢查和無創(chuàng)遺傳缺陷篩查,,就是為了排除致病基因?qū)е碌某錾毕荨?/span>
基因管著這么多的事情,一定是由很多密碼編碼的吧,?恰恰相反,,只有4個。那么它們是怎么實現(xiàn)這些功能的呢,?靠的就是這4個堿基的不同排列組合,,并且通過DNA的甲基化、乙?;揎?,DNA序列的剪接翻譯以及翻譯后修飾,DNA中不編碼蛋白質(zhì)的堿基序列,,也參與基因的表達調(diào)控,,對應產(chǎn)生了許許多多的變化。
4個堿基產(chǎn)生了我們豐富多彩的大千世界,,的確是非常神奇的事情,。
人們不禁產(chǎn)生了一個疑問:DNA的堿基為什么只有4個呢?大家找來找去,,確確實實只有4個,,這就是非常奇特的事情了,只能由衷感嘆,,它們太神奇了,,它們是獨*無*的。
生命“字母表”翻倍了,!
近期發(fā)生了一件大事情,,那就是科學家們?nèi)斯ず铣闪?個新的堿基,這樣一來,,堿基數(shù)量就有了8個之多,。它們是什么呢,?
美國科學家StevenA. Benner將這4個新成員分別命名為“Z”“P”“S”“B”,,它們的配對原則是Z配P,S配B,,都是通過3個氫鍵相連,。
何謂成功呢?包含這4個新堿基的DNA結構必須是穩(wěn)定的,熱動力學穩(wěn)定性是可預測的,,并且可以形成DNA雙螺旋結構,,可以轉(zhuǎn)錄成RNA。
晶體學檢測數(shù)據(jù)顯示摻入的新堿基并未干擾DNA雙螺旋結構的形成,。
DNA也成功的轉(zhuǎn)錄為RNA序列,。
熱動力學檢測結果與預期計算的結果基本一致。
多4個“字母”可選項有什么意義,?
1.人們認識到編碼遺傳信息的4個天然堿基不是那么神奇了,,人類通過自己的力量,也可以合成攜帶遺傳信息的堿基,,打破了天然堿基原有的神秘面紗,,人類在認識大自然和自身的道路上又進了一步。“我們從哪里來”,、“認識我們自己”不就是經(jīng)典的哲學問題嗎,?
2.豐富了遺傳信息攜帶的物質(zhì)基礎。經(jīng)由8個堿基來排列組合,,與以前只有4個堿基產(chǎn)生的排列組合產(chǎn)生的信息相比,,那是大大的擴容了,由此可能產(chǎn)生具有新的功能的蛋白質(zhì)分子,。
3.疾病的早期檢測,。例如包含P和Z的DNA序列能更好的與腫瘤細胞結合,可開發(fā)出腫瘤早期診斷的試劑,。
4.外星生命探測,。原有的外星生命探測中,對于遺傳物質(zhì)的理解于ATCG這四種堿基,,新堿基的發(fā)現(xiàn),,在理解生命起源和外星生命探測方面提供了新的思路。
現(xiàn)有研究的局限性在哪,?
1.從DNA到RNA目前可以實現(xiàn),,而關鍵的一步是DNA的自我復制,這需要DNA聚合酶,,而天然體系里面是沒有對應的DNA聚合酶的,,這是一個瓶頸。
2.對于未知的DNA堿基可能編碼的蛋白質(zhì)而言,,對于大自然是全新的,,其功能如何,會不會產(chǎn)生具有活性的生物毒性分子,,尚不可知,,因此,,研究對應新型堿基從DNA到蛋白質(zhì)的過程是暫停的,需要進行安全性評估和審核,,才能進一步研究,,生物安全是必須審慎考慮的環(huán)節(jié)。
寫在后的話
這項研究所取得的突破是概念性的,,它次展示了含有8種不同堿基字母的DNA,,但要實現(xiàn)一個真正的“八字母“合成基因系統(tǒng),還需要進行更深入的研究,。
來源:分析測試百科網(wǎng)
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