MD on call

Group of scientists from the Scripps Research Institute has created a new analogue of DNA, which is assembled and disassembled independently, without the need for enzymes. Так как система состоит из компонентов, которые вполне могли находиться в древнейшем мире, то, возможно, это поможет ответить на вопрос о происхождении жизни. Since the system consists of components, which could be located in the ancient world, then perhaps this will help answer the question about the origin of life. Работа, опубликованная в журнале Science, может так же стать началом новых необычных самовосстанавливающихся материалов, способных к изменению своей формы в зависимости от окружающей среды. Study, published in the journal Science, may well be the beginning of new and unusual self-healing materials able to change its shape depending on the environment. Учёные давно задаются вопросом о происхождении жизни на Земле. Scientists have been wondering about the origin of life on Earth. В одной из основных теорий считается, что до того, как появилась ДНК, ранние формы жизни использовали РНК для передачи своего генетического кода. In one of the main theories is that before the DNA came, early life forms used RNA for the transfer of its genetic code. Соавтор нынешней работы Лесли Оргел (Leslie Orgel) впервые предположил эту идею, называемую «миром РНК». Co-author of the current work of Leslie Orgel (Leslie Orgel) first proposed this idea, called “RNA world”. Одной из трудностей данной теории является то, что РНК все-таки очень сложная молекула, и многие учёные считают, что ей должно было предшествовать что-нибудь более простое. One of the difficulties of this theory is that the RNA is still a very complex molecule, and many scientists believe that it should have been preceded by something more simple. «Я работал многие годы над изучением репликационных и генетических систем, которые могли бы предшествовать миру РНК», говорит руководитель группы, профессор Реза Гадири (Reza Ghadiri). “I worked many years on the study of replication and genetic systems, which could precede the RNA world,” says team leader Professor Reza Gadir (Reza Ghadiri). Исследователи сконцентрировали своё внимание на первоначальной роли аминокислот. The researchers focused on the historical role of amino acids. В 1996 году, эта группа впервые показала возможность саморепликации цепочек аминокислот, или пептидов, в условиях отсутствия ферментов. In 1996, the group first revealed the possibility of self-replication of chains of amino acids, or peptides, in the absence of enzymes. В нынешней работе они создали иной тип информационной системы, которая даже способная к процессам, сходным Дарвиновской эволюции. In the current work, they created a different type of information system, which is even able to process similar Darwinian evolution. Простые составляющие Simple components В то время как большинство предыдущих работ с аналогами ДНК, например, с ПНК (пептидная нуклеиновая кислота) были сфокусированы на нуклеиновых основаниях, закреплённых на остове, у Гадири появилась идея работы с более простыми составляющими. While most previous work with DNA analogs, such as PNA (peptide nucleic acid) were focused on the nucleic bases contained on the skeleton, the Ghadir the idea of working with simpler components. Если связи между блоками будут легко обратимыми, в отличие от связей в ДНК и ПНК (PNA), то это позволит обойтись без ферментов и сохранить основные характеристики кодовой информации. If the connection between the blocks will be easily reversible, unlike bonds in the DNA and PNA (PNA), then it will do without the enzymes and preserve the main characteristics of the coded information. Сейчас, оглядываясь назад и анализируя свой удачный эксперимент, Гадири говорит: «Это одна из тех вещей, когда ты говоришь сам себе, “и почему я не подумал об этом раньше?”». Now, looking back and analyzing their successful experiment, Gadir said: “It’s one of those things where you say to himself,” and why I had not thought about this before? “. Новая система содержит два типа главных составляющих. The new system contains two types of main components. Остов состоит из шаблонной комбинации пептидов из аминокислоты цистеина, которая является доступной и реакционно-способной в этой системе. The frame consists of a template combinations of peptides from the amino acid cysteine, which is accessible and reactive in this system. Эти пептиды взаимодействуют со сходными нуклеиновыми основаниями ДНК, но здесь каждое нуклеиновое основание чередуется с тиоэфиром. These peptides interact with the same nucleic bases of DNA, but here each nucleic bases alternating with thioesters. Тиоэфиры формируют обратимые связи с цистеином и создают тиоэфирную пептидную нуклеиновую кислоту (тПНК, tPNA). Thioethers form reversible with cysteine and create thio-peptide nucleic acid (tPNK, tPNA). Это позволяет нуклеиновым основаниям соединяться и разбираться самим по себе, без ферментов. This allows the nucleic bases connect and understand by itself, without enzymes. Таким образом, данная пептидная цепочка будет держать нуклеиновые основания. Thus, the peptide chain will keep the nucleic bases. Если в раствор с тПНК поместить сегмент одноцепочечной ДНК, то нуклеиновые основания автоматически сформируют связи на пептидной цепочке, комплементарные сегменту ДНК, согласно Уотсон-Криковским парам: аденин-тимин, цитозин-гуанин. If a solution with tPNK put single-stranded segment of DNA, the nucleic bases automatically form a connection to the peptide chain, complementary segment of DNA, according to Watson-Crick pairs: adenine, thymine, cytosine, guanine. Комплементарные тПНК и ДНК цепочки свяжутся, но эта связь может быть разорвана при добавлении к нашей смеси комплементарной ДНК, которая вытеснит тПНК. Complementary tPNK and DNA chain will be contacted, but this relationship may be broken if we add to our mix of complementary DNA, which replace tPNK. Связи ДНК-ДНК стабильны, при этом цепочка тПНК разбирается. Communication DNA-DNA stable, with the chain tPNK understands. Группа Гадини так же показала, что цепочка тПНК может играть роль матрицы, по которой строится комплементарная цепь тПНК, т.е. With Snake also showed that the chain tPNK can play the role of the matrix on which to build a complementary chain tPNK, ie основная цель – саморепликация тПНК – достигнута. main purpose – Self-replication tPNK – achieved. Соблазнительные возможности Tempting opportunities Все химические компоненты тПНК вполне могли существовать в мире задолго до начала жизни. All the chemical components tPNK could well exist in the world long before the beginning of life. «Таким образом, становится очень соблазнительным думать о том, что, возможно, пептиды и нуклеиновые кислоты могли формировать древнейшие генетические системы», говорит Гадини. “Thus, it becomes very tempting to think that, perhaps, peptides and nucleic acids could form the most ancient genetic systems,” said Snake. тПНК легко разбирается, поэтому в действительности она не может передавать информацию, однако это именно то, что называется жизнью. tPNK easily disassembled, so in reality it can not transmit information, but this is what is called life. Для лучшего понимания роли тПНК в древнем мире, эта группа исследователей сейчас изучает возможности химического изменения блоков тПНК, которые могли бы привести к фиксации цепи и, таким образом, позволить пройти передаче информации. To better understand the role tPNK in the ancient world, this group of researchers is studying the possibility of chemical changes tPNK blocks, which could lead to fixing the chain and thus allowed to pass the transfer of information. Учёные так же пытаются определить структуру тПНК, которая может, как напоминать двойную спираль ДНК, так и выглядеть совершенно иначе. Scientists also are trying to determine the structure tPNK, which may resemble a double helix of DNA, and look completely different. Кроме вопросов о происхождении жизни, данная работа предоставляет отдалённые, но очень волнующие возможности, особенно учитывая бесконечные варианты создания сходных тПНК систем, используя разные химические составляющие. In addition to questions about the origin of life, this work provides a remote, but very exciting opportunity, especially considering the endless options for creating similar tPNK systems, using different chemical components. Такие системы могли бы привести к формированию новых ферментов, катализирующих необходимые реакции. Such a system could lead to the formation of new enzymes that catalyze the necessary reactions. «Получение структур, свёрнутых как нуклеиновые кислоты, но содержащих белки, наверняка, приведет к новым возможностям», говорит Гадири. “Obtaining structures collapsed as nucleic acids, but containing proteins, likely to lead to new opportunities,” said Ghadeer. Можно представить еще и варианты, достойные звания научной фантастики. One can imagine more and options worthy of science fiction. Материалы, основанные на тПНК, могли бы самовосстанавливаться при разрушении. Materials based on tPNK could regenerate itself in the destruction. Другая возможность, связанная с реорганизацией тПНК при предоставлении новой матрицы, состоит в создании материалов, способных изменяться под влиянием сигналов окружающей среды. Another possibility, related to the reorganization tPNK in the provision of a new matrix is to create materials that can change under the influence of environmental signals. «В принципе можно сделать огромное количество вещей. “In principle you can do a lot of things. Это только начало». This is only the beginning. “