Ученые считают ДНК лишь одной из миллиона возможных генетических молекул

Ученые нашли более миллиона возможных молекулярных носителей генетической информации помимо ДНК и РНК. Открытие поможет при разработке новых лекарств и поисках внеземной жизни. Результаты опубликованы в журнале Journal of Chemical Information and Modeling.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — молекулярная структура, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов.

Некоторые ученые считают, что жизнь на Земле не могла существовать до появления нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), так как с помощью этих макромолекул кодируется вся наследственная информация.

Ученые из Токийского технологического института, Университета Эмори (США) и Немецкого аэрокосмического центра решили выяснить, являются ли нуклеиновые кислоты единственно возможной формой хранения наследственной молекулярной информации или их роль могли бы сыграть другие подобные нуклеиновой кислоте полимерные молекулярные структуры.

Используя сложные вычислительные методы, они провели моделирование возможных аналогов нуклеиновых кислот, которые при другом сценарии развития на нашей или других планетах могли бы взять на себя роль носителей генетической информации. К удивлению ученых, они нашли более миллиона возможных вариантов макромолекул в пределах формул BC3–7H5–15O2–4 и BC3–6H5–15N1–2O0–4, где B — элемент распознавания, например нуклеиновая основа. В общей сложности — 706 568 вариантов соединений типа ВСНО и 454 422 ВСНNО.

"В биологии существуют два вида нуклеиновых кислот и, может быть, 20 или 30 эффективных аналогов, связывающихся с ними. Мы хотели узнать, найдется ли еще хотя бы один. Оказалось, что их намного, намного больше, чем ожидалось", — приводятся в пресс-релизе Токийского технологического института слова первого автора исследования, Джеймса Кливса (Henderson James Cleaves, II).

Ученые обнаружили целую вселенную теоретически возможных соединений, которые после дополнительной модификации могут стать основой для разработки лекарств нового поколения.

Синтетические молекулы, имитирующие нуклеиновые кислоты, составляют основу многих методов лечения вирусных заболеваний. Вирусы также используют нуклеиновые кислоты для хранения своей наследственной информации, хотя некоторые вирусы используют сокращенный вариант ДНК — РНК. Уничтожение наследственности организма или вируса — отличный способ его ликвидации.

Нуклеотиды — строительные блоки, из которых состоит ДНК, могут избирательно воздействовать на ВИЧ, герпес, вирусный гепатит и многие другие вирусы. Большинство важных противовирусных препаратов, используемых сегодня, так же как и лекарства от рака, представляют собой нуклеотидные аналоги ДНК.

Интересно исследование и с точки зрения поисков жизни на других планетах. Поскольку большинство ученых считают, что основой биологии является наследственная информация, ученые ищут на других планетах соединения, которые могли бы выполнять там роль, которую сыграли РНК и ДНК на Земле.

Один из авторов исследования Джей Гудвин (Jay Goodwin) из Университета Эмори говорит: "Интересно рассмотреть потенциал альтернативных генетических систем, основанных на аналогичных нуклеозидах, которые могли возникнуть и развиваться в разных средах, возможно, даже на других планетах".

Ученые планируют на следующем этапе работ попробовать создать уже в лаборатории некоторые из теоретически смоделированных полимерных молекул.