DNA a její bratrancová RNA uchovávají genetické informace a umožňují život, jak ho známe - ale co když miliony méně známých chemikálií dokážou udělat totéž?
Nová studie naznačuje, že více než 1 milion chemických pohledů by mohl kódovat biologické informace stejným způsobem jako DNA. Nová studie, zveřejněná 9. září v Úředním věstníku chemických informací a modelování, by mohla ukázat cestu k novým cílům farmaceutických léčiv, vysvětlit, jak se život poprvé vyvíjel na Zemi, a dokonce nám může pomoci hledat formy života mimo naši planetu, autoři napsal.
„Je skutečně vzrušující zvážit potenciál alternativních genetických systémů… že by se mohly objevit a vyvinout v různých prostředích, snad dokonce na jiných planetách nebo měsících v naší sluneční soustavě,“ spoluautor Jay Goodwin, chemik na Emory University , řekl v prohlášení.
DNA i RNA, dva známé typy nukleových kyselin, obsahují chemické bity zvané nukleotidy, které se spojují v určitém pořadí a předávají různá data, v závislosti na jejich sekvenci, podobná jednotlivým písmenům v psané větě. Některé přírodní a umělé molekuly napodobují základní strukturu DNA, ale dosud se nikdo nepokusil spočítat, kolik z těchto podobných podob by mohlo existovat, psali autoři.
"V biologii existují dva druhy nukleových kyselin," uvedl ve sdělení spoluautor Jim Cleaves, chemik v Tokijském technologickém institutu. "Chtěli jsme vědět, jestli existuje ještě jeden nebo ještě milion."
„Odpověď zní: zdá se, že existuje mnoho, mnohem více, než se očekávalo,“ řekl Cleaves.
Autoři navrhli počítačový program pro generování chemických vzorců pro molekuly podobné nukleovým kyselinám. V DNA se nukleotidy spojí do odlišných párů a sestaví se do řady, takže vědci zajistili, aby se jejich vytvořené molekuly mohly tvořit stejným způsobem. Nakonec jejich program spojil více než 1160 000 různých molekul, které splňovaly tato základní kritéria.
„Výsledek tohoto výpočtu nás překvapil,“ uvedl ve sdělení spoluautor Markus Meringer, chemik v německém leteckém centru v Kolíně nad Rýnem. „Bylo by velmi obtížné a priori odhadnout, že existuje více než milion nukleových kyselin jako lešení. Teď to víme a můžeme začít zkoumat některé z nich testovat v laboratoři.“
Mnohé podoby mohou objasnit příběh o tom, jak život na Zemi vznikl, než DNA a RNA dominovaly světu biologie. Teoreticky evoluce možná provedla „testovací běhy“ s některými z těchto dalších molekul, než se usadily na nukleových kyselinách jako nejlepších dopravcích genetických dat, navrhli autoři.
Vzhledy mohou také podpořit budoucí lékařské pokroky. Drogy, které se podobají nukleotidům, se podle prohlášení již používají k oslabení nebezpečných virů a maligních rakovinných buněk v lidském těle. S knihovnou strukturálně podobných molekul po ruce by vývojáři léků mohli potenciálně přijmout podobná DNA jako hlavní zbraň v boji proti nemocem.
"Je naprosto fascinující myslet si, že pomocí moderních výpočetních technik bychom mohli narazit na nové léky při hledání alternativních molekul k DNA a RNA, které mohou ukládat dědičné informace," řekl spoluautor Pieter Burger, biochemik na Emory University.
