Впервые ученым удалось создать синтетические ферменты — жизненно важные вещества, необходимые для поддержания множества процессов в организме. Энзимы были получены из искусственного генетического материала, которого не существует в природе. Изобретение сулит настоящий прорыв в области разработки лекарств.
Искусственные ферменты, созданные специалистами Медицинского исследовательского совета (MRC), сделаны из молекул, которые не встречаются нигде в природе. Синтетические энзимы показали удивительную способность катализировать химические реакции в пробирке.
Исследование позволяет по-новому взглянуть на зарождение жизни и может стать отправной точкой для создания совершенно нового поколения лекарственных средств и методов диагностики.
Синтетические молекулы XNA способны хранить и передавать генетическую информацию, как это делает ДНК. Используя лабораторную ксенонуклеиновую кислоту в качестве строительных блоков, исследовательская команда создала ферменты XNAzymes, способствующие ускорению простых реакций, таких как резка или спайка небольших кусочков РНК по примеру своих природных аналогов.
Автор исследования, доктор Алекс Тейлор, говорит, что создание сначала синтетической ДНК, а затем ферментов из не существующего в природе материала повышает вероятность того, что внеземная жизнь, если она, конечно, реальна, может быть организована совершенно чуждым нам набором молекул. По его словам, это автоматически увеличивает потенциальное количество планет, на которых может существовать жизнь.
ДНК и РНК являются строительными блоками жизни, которые хранят всю нашу генетическую информацию и передают ее следующим поколениям. Вся жизнь на Земле зависит от химических реакций, и многие из них протекают слишком медленно без катализаторов. Каждая человеческая клетка содержит тысячи различных ферментов, большая часть которых представлены белками.
Однако некоторые из жизненно важных реакций требуют участия РНК. Считается, что жизнь возникла в ходе эволюции самокопирующегося фермента РНК.
Новое исследование показало, что ДНК и РНК не единственные молекулы, способные хранить генетическую информацию, и вместе с белками – не единственные молекулы, которые способны образовывать ферменты. Существуют альтернативные решения, не существующие в природе, но обеспечивающие поддержку каталитических процессов, необходимых для поддержания жизни. Ученые не исключают, что РНК и ДНК могли быть лишь случайностью доисторической химии.
В 2012 году группа исследователей продемонстрировала, что шесть альтернативных молекул, так называемых XNAs, могут хранить генетическую информацию и эволюционировать путем естественного отбора. На базе этих ксенонуклеиновых кислот были созданы искусственные катализаторы. Новые ферменты по своей функциональности аналогичны природным, но отличаются повышенной стабильностью. Последнее качество дает дополнительное преимущество в поиске новых способов лечения различных болезней, в том числе онкологических заболеваний и вирусных инфекций, которые развиваются благодаря естественным процессам в организме.
Повышенная химическая выносливость XNAs обеспечивает искусственные молекулы защитой от разрушающих организм естественных ферментов. Синтетические энзимы привлекают ученых тем, что могут оказать большую помощь в длительном лечении заболеваний, связанных с РНК.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.
