Новая молекула жизни

Пептид-нуклеиновая кислота, синтетический гибрид белка и ДНК, может стать основой нового класса лекарственных препаратов — и искусственной жизни, не имеющей аналогов на современной Земле

Все населяющие нашу планету живые существа, от крошечных бактерий до огромных синих китов, от растений, которые не могут обходиться без солнечного света, до эндолитических организмов, обитающих глубоко под землей, представляют одну и ту же форму жизни. Их генетическая основа — нуклеиновы

е кислоты ДНК и РНК, а строительный материал — кодируемые ими белки. Информация, заключенная в молекуле

ДНК, «переписывается» на язык РНК-нуклеотидов, а затем переводится на язык аминокислот, составляю

щих белки. В этом состоит суть так называемой центральной догмы молекулярной биологии.

Давняя мечта ученых — получить форму жизни, чуждую нашему миру, с тем чтобы, во-первых, выяснить, какой минимальный набор компонентов необходим для ее возникновения, во-вторых, посмотреть, сможет ли такая жизнь поддерживаться. Иными словами, они надеются составить некую комбинацию молекул, способную к самоорганизации, метаболизму (при наличии источника энергии), росту, воспроизведению и эволюции.

Одной из структур — кандидатов на роль ключевого компонента необходимого набора служит пептид-нуклеиновая кислота (ПНК). Такая структура является хранилищем генетической информации, подобно ДНК и РНК, но имеет белковоподобный остов, гораздо более простой и прочный, чем сахарофосфатный остов молекулы ДНК. Руководимая мною группа исследователей получила комплекс ПНК более 15 лет назад, но отнюдь не для того, чтобы создать новые формы жизни. Мы занимались поисками подходов к лечению заболеваний путем воздействия на специфические гены — блокирования или усиления их экспрессии (т.е. выработку соответствующих белков). Такая же идея лежит в основе клинического использования коротких антисмысловых РНК — они связываются с комплементарными им сегментами РНК и блокируют синтез белков, участвующих в развитии заболевания.

Благодаря своим уникальным свойствам ПНА имеют ряд преимуществ перед антисмысловыми РНК. В частности, они обладают большей маневренностью при связывании с РНК, образуют с ними прочные комплексы, остаются стабильными в присутствии внутриклеточных ферментов. Пригодность ПНК как регуляторов генной активности продемонстрирована уже во многих экспериментах in vitro, а испытания in vivo только начинаются.

Синтез молекул, обладающих столь ценными свойствами, не только стимулирует проведение интереснейших медицинских исследований, но и побуждает по-новому подойти к проблеме возникновения жизни на Земле. Может быть, ПНК или сходные с ними молекулы появились на нашей планете задолго до ДНК, РНК и белков. И поэтому те, кто пытается сейчас создать на их основе искусственную жизнь, на самом деле воссоздают жизнь вполне земную, но существовавшую на совсем иной Земле...

Пептид-нуклеиновая кислота (ПНК) соединяет в себе свойства белка и ДНК. Ее остов состоит из относительно простых единиц, прочно соединенных друг с другом пептидными связями. Он гораздо более стабилен, чем сахарофосфатный остов ДНК, который к тому же несет отрицательный заряд. К каждой единице остова присоединено одно из четырех азотистых оснований (как у обычной цепи ДНК) ...