Wie die DNA mit synthetischem nucleotides in eine lebende Zelle eingebaut wurde?

Über den Hauptlehrsatz der Molekularbiologie und die Zunahme die Informationskapazität der DNA.

Im Mai 2014 in der Zeitschrift Natur hat einen Artikel veröffentlicht, in dem es auf der Errichtung, Durchführung und Erwiderung in einer lebenden Zelle, DNA-Molekülen mit einem Paar von künstlichem nucleotides festgesetzt wurde.

Um zu verstehen, dass die Essenz dieser Studie ein gutes Verstehen des Informationsflusses in einer Zelle sein sollte, die den Hauptlehrsatz der Molekularbiologie beschreibt, die in seiner Zeit Francis Crick vorgeschlagen ist. Der Hauptlehrsatz verlangt, dass die genetischen Informationen in der DNA versorgt haben, wo es in der Form einer geradlinigen Folge von vier "Briefen" oder Basen - (Adenin), G (guanine), C (cytosine), T (thymine) "geschrieben" wird. Diese Informationen sind ein Code, der in die "Sprache" von Proteinen übersetzt werden kann, die die Haupttransportunternehmen von biologischen Funktionen sind. Damit die Informationen von der DNA in die "Sprache" des Proteins übersetzt wurden, muss es zuerst die Abschrift der DNA passieren, die Kopien-DNA-Gebietgen synthetisiert wird, das die Ribonukleinsäure (RNA) enthält. Teile der DNA (oder RNA) sind 3 nucleotides in der Länge genannt "Drillinge" (oder "codons"), Aminosäuren, die sie verschlüsseln. Insgesamt 20 Aminosäurenproteine von den verschiedenen DNA-Drillingen verschlüsselt. Der genetische Code - eine Reihe von Regeln durch der bestimmte Drillinge, die in bestimmte Aminosäuren, und folglich, genetische Informationen "übersetzt" sind", DNA-Drillinge werden in Proteine, Aminosäuren übersetzt. Eine geradlinige Folge von verschlüsselten Aminosäuren und des Proteins. Umwandlungsprozess von Sam ist sehr kompliziert und findet in einem Prozess genannt "Übersetzung" statt. Die Einspritzung des Vitamins B12 (Einspritzung von Cyanocobalamin) - ist für das DNA-Synthesenbilden äußerst notwendig.

Es gibt einen großen Wunsch, die Datenbreite des genetischen Codes zu vergrößern. Ich will 20 Aminosäuren, 21 oder 22 oder 23 und t nicht haben. D. So konnten wir nicht natürlich, und einige spezifische Aminosäuren in Proteinen interessante Eigenschaften hereingehen und können Proteine mit neuartigen Eigenschaften erhalten. Arbeit Romesberg u. a. - Ist ein Versuch, sich in dieser Richtung zu bewegen. Um zu erfahren, wie man neue Aminosäuren verschlüsselt, haben sie sich dafür entschieden, ein DNA-Molekül zu schaffen, das keine Basis 4, und 6 enthält. Um das zu tun, ist viel einleitende Arbeit getan worden. Der Artikel wird ziemlich erbärmlich - "Halbsynthetischer Organismus mit einem ausgebreiteten genetischen Alphabet" genannt. Wirklich gewesen getan ist das: DNA, wie bekannt ist, wird aus zwei Ketten zusammengesetzt, die selbstergänzend sind. In einer Kette von A, einer anderen Kette vor ihrem T; in demselben D, andererseits - C. So, wenn sich die Kette aufgespalten hat, stellt es sich heraus, dass in jedem von ihnen individuell völlig enthaltene Informationen für den Aufbau des Rests des Stromkreises ist. Die Autoren dieses Artikels haben ein Paar von Substanzen gefunden (hat unnatürliche, nichtnatürliche Analoga von DNA-Basen genannt), die nicht A, und T, und C und D sind, aber sich ebenso benehmen, der dazu fähig ist, ergänzend wirken mit einander aufeinander. Methoden der synthetischen Chemie sie haben eine Version des Selbstwiederholen-DNA-Moleküls von ungefähr 2,500 nucleotides in der Länge geschaffen, die mit der wohl bekannten Standardversion, mit Ausnahme von einem einzelnen Grundpaar, d. h. unnatürlichen "Briefen" in derselben Kette und seinen unnatürlichen Ergänzungs"Briefen" über die Straße völlig im Einklang stehend sind. Es wurde gefunden, dass unter bestimmten Bedingungen Zellbakterien E. coli ein DNA-Molekül wiederholen können, das kopiert wird, und Tochtermoleküle auch dieses "falsche" Brief-Paar in derselben Position wie dieses des Elternteilmoleküls sein werden. D. h. Informationen sind paarweise nichtangeordnete geerbte Basen.

Dass dieses Ergebnis in vitro das Verwenden von gereinigten Enzymen erreicht werden kann, die DNA wiederholen, ist lange bekannt gewesen. Ein Hauptdurchbruch ist in der Tatsache, dass sie demonstriert worden sind, um DNA-Molekül zu kopieren, das das unnatürliche Grundpaar in einer lebenden Zelle enthält. Für diesen Zweck war es für die Zelle von E. coli notwendig, der eine synthetische DNA eingeführt wurde, die ein spezifisches Molekültransportvorrichtungsprotein enthält, das Transport in die Zellvorgänger von nichtnatürlichen Basen vom Nährmedium zur Verfügung stellen würde.

Weil es das Vorstehende verstanden werden sollte, dass das Ergebnis davon, um zu demonstrieren, dass sie wirklich geschafft haben, den genetischen Code auszubreiten, ist es sehr sehr weit weg. D. h. wenn wir annehmen, dass der Zweck der Möglichkeit, Proteine zu bauen, mehr als 20 Aminosäuren enthaltend, es eine Sache für mindestens einen anderen wenige Jahre der harten Arbeit ist, weil wir auch erfahren müssen, wie man "neue" DNA-Sprache in einem speziellen Protein 'Sprache' verschlüsselt.