Wetenschappers hebben een kunstmatige drager van genetische informatie gemaakt

Een alternatief voor de natuurlijke dragers van genetische informatie, DNA en RNA, zijn xeno-nucleïnezuren (gesynthetiseerd in het laboratorium), die genetische informatie kunnen overdragen. Ze kunnen via "gerichte evolutie" worden omgezet in diverse biologisch bruikbare vormen en worden gebruikt als biosensoren.

Een internationale groep onderzoekers uit de Verenigde Staten, Engeland, België en Denemarken publiceerde in het tijdschrift Science News over moleculen die zij synthetiseerden en die een goede kans maken om als alternatief te dienen voor RNA en DNA.

De vraag of dergelijke alternatieven bestaan, is al lang onderwerp van veel onderzoek en heftige discussies in de wetenschappelijke gemeenschap. Een van de auteurs van de studie was John Chapat, wetenschapper aan het Institute of Biosynthesis (Southern Arizona University).

Nog niet zo lang geleden opperde hij dat een van deze alternatieven threose-nucleïnezuur zou zijn (threose is een van de eenvoudige suikers met de formule C4H8O4).

Inmiddels is hij met zijn eigen experimenten bezig in een Europese groep die zich bezighoudt met een algemener onderwerp: xeno-nucleïnezuren (XNA), met andere woorden vreemde nucleïnezuren. Het zijn moleculen die niet in de natuur voorkomen, maar die net als RNA en DNA genetische informatie kunnen opslaan en doorgeven.

Nu heeft deze groep voor het eerst een reeks van zes van dergelijke “onnatuurlijke” nucleïnezuurpolymeren gedemonstreerd die zij zelf heeft ontwikkeld.

Het creëren van xenocreatures op basis daarvan, waar correspondenten als eerste aan denken, is nog steeds te fantastisch en onmogelijk, en onderzoekers hebben dat natuurlijk nog niet eens onderzocht.

Wetenschappers waren tevreden met wat er tegenwoordig met XNA mogelijk is. Het blijkt dat één ervan met behulp van 'gestuurde evolutie' in allerlei biologisch bruikbare vormen kan worden omgezet.

Zo werden in het laboratorium onder andere zogenaamde nucleïnezuuraptameren ontwikkeld, bijzondere chemische sensoren die reageren op de aanwezigheid van een specifieke chemische verbinding. In de conventionele genetica worden ze bijvoorbeeld gebruikt om defecten in DNA op te sporen of om te reageren op de aanwezigheid van verbindingen waarop ze zijn afgestemd door de bijbehorende genen uit te schakelen. De door de groep ontwikkelde xeno-aptameren kunnen niet alleen deelnemen aan vergelijkbare genetische processen, maar kunnen zich ook gedragen als antilichamen, waarbij ze met de hoogste efficiëntie geschikte moleculen vinden en binden.

John Chapat geeft toe dat XNA gebruikt kan worden om nieuwe soorten diagnostiek en nieuwe xeno-biosensoren te creëren die nog efficiënter kunnen werken dan natuurlijke varianten, omdat natuurlijke enzymbewakers, die zijn geconfigureerd om vreemd DNA en RNA te vernietigen, deze niet zullen opmerken.

Experimentele xenobiologie is een nieuwe wetenschap die door dit werk is begonnen en die het volgens Chepet mogelijk zal maken om in de toekomst nog nooit eerder vertoonde therapeutische methoden te creëren.

Dit werk over xenonucleïnezuren geeft waarschijnlijk een antwoord op een andere interessante vraag die genetici al tientallen jaren bezighoudt: hoe zijn DNA en RNA op aarde ontstaan.

Aan het einde van de vorige eeuw ontdekten wetenschappers dat DNA hoogstwaarschijnlijk na minder complex RNA is ontstaan, maar ze begrepen niet hoe RNA, ook wel het meest complexe molecuul, in de natuur kon ontstaan. Academicus A. Spirin, 's werelds meest vooraanstaande expert op het gebied van RNA, verklaarde ooit dat hij twee jaar van zijn leven aan dit onderwerp had besteed en ontdekte dat willekeurige RNA-synthese had kunnen plaatsvinden in een tijd die veel langer was dan de levensduur van het hele universum. De waarschijnlijkheid van deze gebeurtenis is veel kleiner dan de kans dat een aap "Oorlog en Vrede" schrijft.

Volgens één theorie werden RNA-moleculen voorafgegaan door nog eenvoudigere moleculen – pre-RNA. Deze theorie bevatte echter een groot aantal inconsistenties, die worden opgeheven als we ons voorstellen dat er tussen pre-RNA en RNA nog een andere intermediair zat – een xenogenetische stof – xenonucleïnezuur.

Deze tussenpersoon zou volgens Chepet absoluut zijn geliefde threose nucleïnezuur (TNA) kunnen zijn.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]