30.03.2013

การตรวจสอบเอนไซม์ดีเอ็นเอ

posted by admin

in การค้นพบ, ซากดึกดำบรรพ์, รหัสพันธุกรรม, โบราณคดี

ใน กรณีของโปรแกรมการแพทย์, XNAs อาจจะพัฒนาเป็น aptamers – โครงสร้างโมเลกุลที่สามารถเลียนแบบคุณสมบัติของโพลิเมอร์ธรรมชาติที่เกิด ขึ้นเป็นพับหลากหลายของรูปแบบ 3 มิติและมีผลผูกพันกับเป้าหมายที่เลือก Aptamers จะมีประโยชน์สำหรับช่วงของการใช้งานรวมถึงการพัฒนาทางคลินิกของยาเสพติด macromolecular

จอห์น Chaput วิจัยที่มหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนาของ Biodesign สถาบันได้รับการล่าสัตว์สำหรับศิลาโรเซตตาชีวภาพ – เอนไซม์ที่ช่วยให้ภาษา 4 ตัวอักษรดีเอ็นเอจะถูกเขียนลงในโมเลกุล (และอาจโบราณ) ง่ายที่อาจมีชีวิตอยู่เป็นทางเดินทางพันธุกรรม เพื่อ DNA และ RNA ในโลก prebiotic

ผล การวิจัยซึ่งเพิ่งปรากฏในวารสารของสมาคมเคมีอเมริกัน, แสดงให้เห็นว่าดีเอ็นเอสามารถคัดลอกได้เป็นโมเลกุลที่รู้จักกันเป็น TNA และย้อนกลับคัดลอกกลับเข้าไปในดีเอ็นเอด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ในเชิง พาณิชย์

ความสำคัญของการวิจัยคือสามเท่า:

มัน มีเบาะแสเกี่ยวกับวิธีการยั่วเย้า DNA และ RNA – ที่เข้ารหัสแผนอาคารสำหรับชีวิตของโลกทั้งหมด – อาจจะเกิดขึ้นจากการขึ้นโมเลกุลข้อมูลแบกดั้งเดิม
ก่อให้เกิดสนาม exobiology – ค้นหาชีวิตทางเลือกที่รูปแบบอื่น ๆ ในจักรวาล
จุด เพื่อการใช้งานที่เป็นไปได้เพื่อใช้และอื่น ๆ ที่ผิดปกติโมเลกุลของกรดนิวคลีอิก (ที่รู้จักกันเป็นกรดหรือ xenonucleic XNAs) ในโมเลกุลยา

 

“ใช้สามารถทนต่อการย่อยสลาย nuclease ทำให้โมเลกุลเหมาะสำหรับการใช้งานการรักษาและการวินิจฉัยมาก” Chaput พูดว่า

แผน โครงสร้างเพื่อชีวิตตั้งแต่แบคทีเรียบิชอพ (รวมทั้งมนุษย์) จะถูกเข้ารหัสใน DNA โดยใช้รหัสตัวอักษรประกอบด้วยเพียง A, C, T & G ซึ่งเป็นตัวแทนของ 4 กรดนิวคลิอิก นอก เหนือจากบทบาทในการดำเนินการข้อมูลของพวกเขา DNA และ RNA มีสองคุณสมบัติที่กำหนด: พันธุกรรม (ซึ่งช่วยให้พวกเขาในการเผยแพร่ลำดับพันธุกรรมของพวกเขาเพื่อให้คนรุ่นต่อ ไป) และวิวัฒนาการ (ซึ่งช่วยให้ลำดับต่อเนื่องที่จะแก้ไขในช่วงเวลาและเพื่อตอบสนองต่อการคัด เลือก ความดัน)

ความ ซับซ้อนทางเคมีของดีเอ็นเอได้เชื่อนักชีววิทยาส่วนใหญ่ว่ามันเกือบจะแน่นอน ไม่ได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติจากน้ำซุปที่มีอยู่ prebiotic แรกในประวัติศาสตร์ของโลก อ้างอิงถึงสมมติฐานโมเลกุล rna ง่ายอาจที่ครั้งหนึ่งได้จัดขึ้นปกครองเป็นเครื่องส่งสัญญาณ แต่เพียงผู้เดียวของรหัสพันธุกรรม อาร์เอ็นเอนอกจากนี้ยังสามารถทำหน้าที่เป็นเอนไซม์และอาจจะมีการเร่งปฏิกิริยาทางเคมีที่สำคัญชนะไปในที่สุดชีวิตของเซลล์แรก

แต่ ยังคงเป็นอาร์เอ็นเอโมเลกุลเชิงซ้อนและค้นหาสารตั้งต้นง่ายที่อาจมีการ ดำเนินการเป็น stepping-stone RNA, DNA และระบบโปรตีนที่มีอยู่ในปัจจุบันได้รับความรุนแรง

ความหลากหลายของกรด xenonucleic มีการสำรวจในฐานะผู้สมัครสำหรับบทบาทของโมเลกุลเฉพาะกาล ในการศึกษาปัจจุบัน threose กรดนิวคลีหรือใช้คือการตรวจสอบ Chaput กล่าวว่าการจัดตั้งเป็นรากเหง้าใช้ของ RNA จะต้องแสดงให้เห็นว่าสามารถดำเนินการใช้ฟังก์ชั่นที่จะช่วยสนับสนุนการโลกก่อน RNA ที่มีความสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งจะได้รับความสามารถในการทำซ้ำตัวเองในกรณีที่ไม่มีของเอนไซม์โปรตีน

เหมือน ดีเอ็นเอใช้สามารถสร้างเอนริเก้สอง – โครงสร้างบันไดเวียนประกอบด้วย 4 ฐานเบื่อหน่ายซึ่งทำขึ้นบันไดขั้นที่เหมือนและน้ำตาลและกระดูกสันหลัง ฟอสฟอรัสซึ่งรูปแบบของบันไดราว ส่วนน้ำตาลของกระดูกสันหลังนี้เป็นส่วนประกอบที่กำหนดของกรดนิวคลี ดีเอ็นเอใช้ชีว RNA ใช้น้ำตาลและใช้ TNA threose

ทั้งดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอมีน้ำตาลที่มีคาร์บอนอะตอมห้า แต่น้ำตาล threose เอส์มีเพียงสี่ นี้จะช่วยให้ใช้ในการประกอบจากเพียงสองหน่วยคาร์บอนเหมือนกันทำให้มันง่ายที่จะสร้างภายใต้เงื่อนไขไม่ใช่ชีวภาพกว่า RNA หรือดีเอ็นเอ

แม้ จะมีความเป็นเอกเทศเคมีเอส์มันก็คล้าย ๆ พอที่จะ DNA และ RNA เพื่อให้สามารถมีปฏิกิริยากับโมเลกุลเหล่านี้คุ้นเคยและแลกเปลี่ยนข้อมูล นอกจากเอนริเก้ไว้ส่วน TNA สามารถผูกกับดีเอ็นเอที่สมบูรณ์และ rna เกลียวผ่านการจับคู่ฐานวัตสัน Crick จึงทำให้ TNA ตนจำลองอื่น การ ศึกษาของ TNA และอื่น ๆ เทียมที่ผลิตโพลีเมอพันธุกรรมเป็นส่วนหนึ่งของการมีวินัยอย่างรวดเร็วที่ เกิดขึ้นใหม่ที่เรียกว่าสังเคราะห์พันธุศาสตร์

เครื่อง มือที่มีประสิทธิภาพช่วยให้การผลิตที่สูง throughput ของโมเลกุลที่มีลักษณะตามที่ระบุไว้ที่สร้างขึ้นจากโมเลกุลของกรด xenonucleic เหมือน TNA ใน การศึกษาปัจจุบัน Chaput และทีมวิจัยของเขาแสดงให้เห็นว่าเอนไซม์ในเชิงพาณิชย์บางอย่างสามารถอำนวย ความสะดวกในการถอดความจากดีเอ็นเอใน TNA และกลับมาอีกครั้งในดีเอ็นเอและที่วนเวียนใช้สามารถชักนำที่จะพัฒนาขึ้นภาย ใต้อิทธิพลของตัวชี้นำสิ่งแวดล้อม กระบวนการเป็นที่รู้จักกันในการเลือกหลอดทดลอง

เพื่อให้บรรลุนี้สระว่ายน้ำขนาดใหญ่ของโมเลกุลใช้ผลิตจากแม่แบบดีเอ็นเอและเปิดเผยไปเป้าหมายโมเลกุลโดยเฉพาะอย่างยิ่ง เศษ เล็ก ๆ ของลำดับการสุ่มเส้นใช้โครงสร้างที่มีความสามารถของการผูกกับเป้าหมายจะสกัด และ reverse-ถ่ายทอดกลับเข้าไปในดีเอ็นเอแล้วขยายโดยใช้ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลิ เมอร์ (PCR)

กระบวนการนี​​้สามารถทำซ้ำเพื่อให้สามารถเพิ่มคุณค่าความสำคัญของ aptamer ที่ต้องการ ที่จริงผู้เขียนทราบว่ารอบเดียวของการเลือกของพวกเขาในการทดลองผลิตประดับ 380-พับจากห้องสมุดเดิมจาก 1014 แม่แบบดีเอ็นเอ ผู้ เขียนทราบว่าวิธีการนี​​้จึงมีความสามารถใน pinpointing และสมบูรณ์โดยเฉพาะอย่างยิ่ง aptamer ของฟังก์ชันที่กำหนดไว้ล่วงหน้าจากส่าย 1015 ลำดับที่ไม่ใช่หน้าที่ (หนึ่ง ประโยชน์ที่มีศักยภาพในการสร้าง aptamers จากใช้มีการปรับปรุงเสถียรภาพ – เอนไซม์ธรรมชาติที่ทำลายลงอย่างรวดเร็ว DNA และ RNA ไม่ได้ทำให้พวกเขา.)

ก่อนที่จะมีการศึกษาในปัจจุบันนักวิจัยได้รับการผิดหวังที่ยาวเพียงสั้นอย่างรุนแรงของดีเอ็นเอสามารถคัดลอกลงใน TNA นับถือ ปัจจัย จำกัด ในกระบวนการเป็นเอนไซม์ที่มีประสิทธิภาพเพื่อเป็นแนวทางในการถอดความที่ถูกต้องของข้อความดีเอ็นเอ ใน กรณีของการถอดความทางชีวภาพปกติ, ดีเอ็นเอถอดความเป็นอาร์เอ็นเอด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ที่เฉพาะเจาะจง ที่รู้จักกันเป็นดีเอ็นเอโพลิเมอร์ polymerases เกิดขึ้นตามธรรมชาติเช่นจุด Chaput ออกเป็นความจำเพาะเจาะจงสูงและไม่ทำงานได้ดีสำหรับการถอดความดีเอ็นเอหรือ ใช้การถอดรหัสย้อนกลับ

ความก้าวหน้าล่​​าสุดในด้านวิศวกรรมโปรตีน แต่ได้มีการผลิตสายพันธุ์ใหม่ของ polymerases สังเคราะห์ ใน การศึกษาปัจจุบันหนึ่งของเหล่านี้ – เรียกว่าโพลิเมอร์ Therminator ดีเอ็นเอคัดลอกนับถือลำดับดีเอ็นเอเบื่อหน่ายใน 70 TNA ในขณะที่อีกคนหนึ่งที่รู้จักกันในยกที่สอง (SSII) ดำเนินการไปย้อนกลับถอดความเป็น DNA-สูงอย่างน่าประทับใจความจงรักภักดี ลำดับของทั้ง 3 ตัวอักษรและ 4 ตัวอักษรข้อความดีเอ็นเอถูกคัดลอกและย้อนกลับคัดลอกคำทั้งสองมีความถูกต้องร้อยละ 90

การ วิจัยปูทางสำหรับการจัดการที่มีความซับซ้อนมากขึ้นของ TNA และกรด xenonucleic อื่น ๆ และอาจสร้างความเข้มแข็งกรณีที่ใช้หรือโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับตั้งเวที สำหรับการเกิดขึ้นของ RNA และชีวิตมนุษย์ครั้งแรก

ให้ มีศักยภาพมหาศาลสำหรับการวิจัยนี้สำหรับเขตข้อมูลของ exobiology สังเคราะห์ชีววิทยาและการแพทย์ก็มีโอกาสที่ XNAs จะมีการผลิตในความอุดมสมบูรณ์มากขึ้นโดยห้องปฏิบัติการที่สารเคมีขนาดใหญ่ ปัจจุบัน การสังเคราะห์และการทำให้บริสุทธิ์ของ triphosphates nucleoside จำเป็นในรูปแบบแบ็คโบน XNA ยังคงกระบวนการที่ละเอียดอ่อนและใช้แรงงานมาก