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科學家:100多萬種遺傳分子DNA可能是其中之一

2019-11-14 09:30:46  來源:新浪科技

一項新研究發現,超過100萬種結構相似的化學物質可能可以像DNA一樣編碼生物信息

一項新研究發現,超過100萬種結構相似的化學物質可能可以像DNA一樣編碼生物信息

北京時間11月14日消息,利用計算機程序,科學家發現了100多萬種可能儲存遺傳信息的分子,就像脫氧核糖核酸(DNA)一樣。

DNA和RNA(核糖核酸)都是儲存遺傳信息的生物大分子,它們使我們已知的生命成為可能。但是,如果有數百萬種其他化學物質也具有同樣功能的話,意味著什么呢?

一項新研究表明,超過100萬種結構相似的化學物質可能可以像DNA一樣編碼生物信息。研究人員在9月9日發表于《化學信息與建模》(Journal of Chemical Information and Modeling)雜志上的論文中寫道,這項新研究可能會為制藥產業指明新的目標,并有助于解釋生命最初是如何在地球上進化的,甚至幫助我們尋找地球以外的生命形式。

“考慮到它們有可能替代基因系統,真的很令人興奮……”研究報告的撰寫者之一、美國埃默里大學的化學家杰伊·古德溫(Jay Goodwin)在一份聲明中說,“這些分子可能在不同的環境中形成并演化,甚至可能出現在太陽系的其他行星或衛星上。”

DNA和RNA是已知的兩種核酸,都含有稱為核苷酸的化學單元。核苷酸以特定的順序連接在一起,并根據這些順序來傳遞不同的數據,類似于書面句子中的單個字母。研究人員寫道,一些天然和人造分子模擬了DNA的基本結構,但在此之前,還沒有人試圖去計算這些結構相似的分子可能的數量。

“在生物學中有兩種核酸,”研究論文的合著者、東京工業大學的化學家吉姆·克利夫斯(Jim Cleaves)在聲明中說,“我們想知道能否再找到另一種,甚至一百萬種。”

答案是,具有類似結構的分子要比預期的多得多。研究人員設計了一個計算機程序,用來生成核酸樣分子的化學式。在DNA中,核苷酸以不同的配對方式結合在一起,并排成一行,因此科學家認為,可以用同樣的方式來生成新的分子。最后,他們的程序生成了超過116萬種滿足這些基本條件的分子。

“我們對計算結果感到驚訝,”該研究的合著者、德國航空航天中心的化學家馬庫斯·梅林格(Markus Meringer)在聲明中說,“很難預先估計會有100多萬個類似支架結構的核酸。現在我們知道了這一點,可以開始在實驗室里測試其中一些分子。”

在DNA和RNA主宰生物世界之前,地球上的生命是如何形成的?研究作者認為,理論上,在確定核酸是遺傳數據的最佳傳遞載體之前,其他一些分子可能已經在演化中進行了“測試運行”。

研究人員還補充道,這些結構相似的分子也可能推動未來醫學的發展。聲明中指出,類似核苷酸的藥物已經被用于破壞人體中的危險病毒和惡性癌細胞。建立相似結構的分子庫之后,藥物開發人員或許就可以利用DNA相似分子作為對抗疾病的重要武器。

埃默里大學的生物化學家、該研究合著者皮特·伯格(Pieter Burger)說:“利用現代計算技術,我們在尋找能夠存儲遺傳信息的DNA和RNA替代分子時,可能會在無意中發現新藥。這一點實在太迷人了。”(任天)

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