Forskere opretter nye bogstaver for at forbedre DNA -funktioner

Ligesom hvordan bogstaver er spændt sammen for at danne ord, vores DNA bindes også sammen med bogstaver for at kode proteiner. Det genetiske alfabet indeholder kun 4 naturlige bogstaver - A, C, G og T, som holder planen til produktion af proteiner, der får vores kroppe til at fungere. Nu, forskere fra Institut for Bioingeniør og Nanoteknologi (IBN) fra Agenturet for Videnskab, Teknologi og forskning (A*STAR) har skabt en DNA -teknologi med to nye genetiske bogstaver, der bedre kunne opdage infektionssygdomme, såsom dengue og Zika.

Genetisk alfabetudvidelsesteknologi er introduktionen af ​​kunstige basepar i DNA. De eksisterende fire genetiske bogstaver er naturligt bundet sammen i basepar A-T og G-C. Disse specifikke baseparformationer er afgørende for DNA -replikation, som forekommer i alle levende organismer. Det er den proces, hvorved et DNA -molekyle kopieres for at producere to identiske molekyler.

"Udvidelsen af ​​det genetiske alfabet er en betydelig videnskabelig bedrift. Det kaster indsigt i DNA's naturlige replikationsmekanisme, som vil hjælpe os med at designe unikke DNA -molekyler og teknologier. For eksempel, vores teknologi kan bruges til at skabe ny diagnostik og terapeutiske midler med overlegen effektivitet, "sagde IBN -administrerende direktør professor Jackie Y. Ying.

I 2009, IBN Teamleder og hovedforskningsforsker Dr. Ichiro Hirao og IBN Senior Research Scientist Dr. Michiko Kimoto oprettede to nye genetiske bogstaver - Ds og Px, som specifikt kombineres med hinanden for at danne et kunstigt basepar, der kunne fungere som et tredje DNA -basepar. Imidlertid, molekylstrukturen for det nye basepar var aldrig blevet bestemt, før de for nylig samarbejdede med professor Andrea Marx fra Konstanz -universitetet i Tyskland om strukturanalysen af ​​deres nye basepar.

Ved hjælp af røntgenkrystallografi, forskerne afdækkede 3D-molekylstrukturen af ​​Ds-Px-baseparet under DNA-replikation ved at analysere røntgendiffraktionen gennem en krystal. De fandt ud af, at strukturen af ​​det nye kunstige basepar påfaldende lignede et naturligt basepar.

Dr. Hirao sagde, "Inspirationen til designet af vores nye DNA -basepar kom fra puslespil, hvor komplementære former passer sammen for at danne det specifikke par. Imidlertid, vores koncept havde kun været en hypotese indtil nu. Vi kendte ikke den faktiske molekylære struktur af vores Ds-Px-par under DNA-replikation, indtil den nylige undersøgelse med vores samarbejdspartnere ved University of Konstanz. De bekræftede, at vi er på vej i den rigtige retning, som ville give os mulighed for at skabe biologiske komponenter, der kan forbedre DNA's naturlige funktioner. "

Ved hjælp af denne genetiske alfabetudvidelsesteknologi, IBN udvikler DNA -aptamer, som er modificerede DNA -molekyler, der kan binde sig til molekylære mål i kroppen. Teamet planlægger at lancere et testsæt ved hjælp af disse DNA -aptamerer til at opdage infektionssygdomme, såsom dengue og Zika, i de næste to år.

Dette fund blev for nylig offentliggjort i september 2017 -udgaven af ​​tidsskriftet Angewandte Chemie International Edition som omslagshistorie.