北京時(shí)間7月30日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，一直以來，科學(xué)家都認(rèn)為DNA使用一個(gè)優(yōu)雅的雙螺旋結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)者我們的遺傳代碼，但是，有些科學(xué)家認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)的價(jià)值被高估了。佛羅里達(dá)應(yīng)用分子進(jìn)化基金會(huì)的有機(jī)化學(xué)家Steven Benner說：“DNA分子有很多地方是錯(cuò)的?！?/P>

     早在大約30年前，Benner就草擬了DNA和它的化學(xué)近親RNA的更好版本。他向DNA和RNA中添加了新的字母和其他物質(zhì)，從而增加了它們的能力。Benner也想知道為什么這些改進(jìn)沒有在生物身上發(fā)生。生命的自然語言總共只有四個(gè)化學(xué)字母：G、C、A和T。我們遺傳密碼僅僅依賴于這四個(gè)核苷酸有特殊理由嗎？或者現(xiàn)有的這個(gè)系統(tǒng)也僅僅是一種可能，只是碰巧被自然選擇了？也許，擴(kuò)展字母表的個(gè)數(shù)會(huì)更好。

     基因密碼，A、T、G、C四種核苷酸，DNA首先轉(zhuǎn)錄得到RNA，然后形成特定的蛋白質(zhì)。

     雖然早期，Benner合成新化學(xué)字母的嘗試都失敗了。但通過每次失敗，他的團(tuán)隊(duì)越來越透徹的知道如何才能得到優(yōu)良核苷酸(遺傳字母)。此外，他們還更好的理解了使DNA和RNA正常工作的精確分子細(xì)節(jié)。整個(gè)研究過程的工作進(jìn)展緩慢，因?yàn)榭茖W(xué)家必須設(shè)計(jì)新的工具來操作他們?cè)黾拥臄U(kuò)展字母。Benner說：“我們不得不人為設(shè)計(jì)DNA，而大自然可是花了40億年才創(chuàng)造出現(xiàn)今這些DNA的?！?/P>

     經(jīng)過幾十年的辛苦工作，Benner團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在人工合成的增強(qiáng)DNA的功能和普通DNA類似，甚至更好。在上個(gè)月發(fā)表于《美國化學(xué)學(xué)會(huì)》的兩篇論文上，他們表示兩個(gè)稱為P和Z的合成核苷酸可以無縫融入DNA的螺旋結(jié)構(gòu)，增加這兩種新字母后還可以保持DNA的自然形狀。此外，包含新字母的DNA序列可以像傳統(tǒng)DNA一樣進(jìn)化，也就是說，科學(xué)家首次成功擴(kuò)展了遺傳字母表。

     在實(shí)驗(yàn)中，新核苷酸的表現(xiàn)甚至超越了它的自然同行。當(dāng)需要進(jìn)化選擇性結(jié)合癌細(xì)胞的DNA序列時(shí)，使用了P和Z字母的DNA表現(xiàn)更好。得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的生物化學(xué)家安德魯•艾靈頓并沒有參與這項(xiàng)研究，他說：“當(dāng)你比較4核苷酸字母表和6核苷酸字母表時(shí)，6核苷酸字母表似乎更好?！?/P>

     Benner對(duì)他的合成分子期望很高。他想利用它們創(chuàng)造出另一個(gè)基因系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)中的蛋白質(zhì)不是必要的。而在現(xiàn)今生物中，蛋白質(zhì)是執(zhí)行必要生物功能的折疊形分子。Benner認(rèn)為，也許其他星球生命的基因系統(tǒng)只有兩種成分，而不是我們標(biāo)準(zhǔn)的三元系統(tǒng)：DNA、RNA和蛋白質(zhì)。

     DNA的主要工作是存儲(chǔ)信息，它的字母序列包含著構(gòu)建蛋白質(zhì)的藍(lán)圖。我們當(dāng)前的字母可以編碼20種氨基酸，這些氨基酸組合在一起創(chuàng)造出了數(shù)以百萬計(jì)不同的蛋白質(zhì)。但六個(gè)字母可能編碼多達(dá)216種氨基酸，從而產(chǎn)生更多的蛋白質(zhì)。

     大自然為什么堅(jiān)持四個(gè)字母是生物學(xué)的一個(gè)基本問題。科學(xué)家認(rèn)為額外的字母可以讓整個(gè)系統(tǒng)更易出錯(cuò)。但是，更大字母表的潛在優(yōu)點(diǎn)也許可以彌補(bǔ)它的缺點(diǎn)。實(shí)際上，向RNA加入新字母可以增加RNA的能力。艾靈頓說：“相比四個(gè)字母，六個(gè)字母可以折疊出更多不同的結(jié)構(gòu)。”Benner認(rèn)為這種方法可能讓RNA成為更好的催化劑。

     Benner團(tuán)隊(duì)的第二篇論文展示了擴(kuò)大字母表的實(shí)際工作表現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員首先隨機(jī)選擇由擴(kuò)大字母表構(gòu)成的DNA鏈，然后選擇出可以綁定到肝癌細(xì)胞而不能綁定到其他細(xì)胞的DNA鏈。在12個(gè)實(shí)現(xiàn)成功綁定的DNA鏈中，表現(xiàn)最好的DNA鏈包含有字母Z和P，而表現(xiàn)最差的則沒有。當(dāng)然，科學(xué)家還需要更多的實(shí)驗(yàn)來確定這不是一個(gè)偶然。

     Benner還希望進(jìn)一步擴(kuò)大基因字母表，從而增強(qiáng)更多的功能。他目前致力于創(chuàng)建一個(gè)10 或12字母的基因系統(tǒng)，并計(jì)劃將新字母移入活細(xì)胞。Benner和其他科學(xué)家研究的合成分子已經(jīng)被證明在醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)存在有用應(yīng)用，比如艾滋病毒和其他疾病的診斷測(cè)試。事實(shí)上，Benner的工作有助于開拓合成生物學(xué)的新領(lǐng)域，他的這些工作除了可以利用分子創(chuàng)造新的有用工具，還能為人類帶了新生活。

     此外，Benner還認(rèn)為相比人類包含DNA、RNA、蛋白質(zhì)的三元系統(tǒng)，二元系統(tǒng)的進(jìn)化速度可能更快。如果這是真的，距離地球很遙遠(yuǎn)的星球上可能真的存在生命。Benner說：“如果我們?cè)谄渌胤秸业缴麄兒芸赡苁嵌锔呔畚锵到y(tǒng)。”