教科书又要改？Science：科学家创造出含八种核苷酸的双链DNA_医疗健康

2019

02/26

10:43

生物探索医疗健康

生物核心的遗传密码都非常简单。着名的双螺旋结构的每一半都是由四种叫做碱基的小分子构成的：鸟嘌呤、胞嘧啶、腺嘌呤和胸腺嘧啶(ATCG)。它们出现的顺序决定了DNA编码的作用，就像计算机的0和1一样。

现在，佛罗里达应用分子进化基金会的科学家们通过将四种合成核苷酸与天然存在于核酸中的四种核苷酸相结合，成功地创造了 “Hachi-moji DNA”(日语中是八和字母的意思)，使遗传密码的潜在信息密度增加了一倍。这种分子结构和功能像天然DNA一样，可以存储和转录信息。研究结果于2月22日发表在《Science》杂志上。

这不是科学家们第一次尝试扩大遗传密码。

早在2014年，科学家们公布了带有两个合成碱基（Z-P碱基对）的DNA，并在2017年发现可以让细菌利用这个密码构建自然界中不存在的蛋白质。但最新的研究结果不仅增加了额外的两个合成碱基（S-B碱基对），它也更接近于大自然所使用的蓝图。

我们知道，作为一个信息存储系统，DNA必须遵循可预测的规则。DNA的双螺旋结构是由互补碱基之间的氢键连接在一起的，即A对T, C对G。这些碱基需要被夹在自然碱基之间，所以不可能有非自然碱基的延伸来限制它们的编码功能。

然而，Hachi-moji DNA就像天然DNA一样，利用氢键来连接两个新的配对——S和B、 P和z，碱基也可以相邻出现。因为DNA是以一种名为密码子的三联碱基的形式读取的，每一组密码子都对一种特定的氨基酸进行编码，这就大大增加了潜在密码子的数量：与传统DNA的64相比，增加到4,096。

这些实验还表明，Hachi-moji DNA保留了支持达尔文进化论所需的所有关键特征，这对于支持生命至关重要。碱基配对是可靠的，无论碱基的顺序如何，结构都保持稳定，研究人员已经证明它可以复制到RNA中。

这一点至关重要，因为尽管DNA掌握着生物体的蓝图，但细胞要想利用这些信息做任何事情，就必须将其转化为可移动的单链分子RNA，这种RNA可以作为一种被称为核糖体的蛋白质工厂的指令，或帮助调节基因。

总结来说，这一发现是真正的里程碑，或为合成生物学、数据存储、甚至寻找地球以外生命的新可能性打开了大门。

参考资料

New Artificial DNA Has Doubled The Alphabet Of Life

Four new DNA letters double life’s alphabet

Scientists Just Added Four New Letters to the Genetic Code

来源：生物探索