科学家发现100多万种遗传分子:DNA可能是其中之一

2019-11-17 | 见丰网
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科学家发现100多万种遗传分子:DNA可能是其中之一

北京时间11月14日消息,利用计算机程序,科学家发现了100多万种可能储存遗传信息的分子,就像脱氧核糖核酸(DNA)一样。DNA和RNA(核糖核酸)都是储存遗传信息的生物大分子,它们使我们已知的生命成为可能。但是,如果有数百万种其他化学物质也具有同样功能的话,意味着什么呢?

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一项新研究表明,超过100万种结构相似的化学物质可能可以像DNA一样编码生物信息。研究人员在9月9日发表于《化学信息与建模》(Journal of Chemical Information and Modeling)杂志上的论文中写道,这项新研究可能会为制药产业指明新的目标,并有助于解释生命最初是如何在地球上进化的,甚至帮助我们寻找地球以外的生命形式。

“考虑到它们有可能替代基因系统,真的很令人兴奋……”研究报告的撰写者之一、美国埃默里大学的化学家杰伊·古德温(Jay Goodwin)在一份声明中说,“这些分子可能在不同的环境中形成并演化,甚至可能出现在太阳系的其他行星或卫星上。”

DNA和RNA是已知的两种核酸,都含有称为核苷酸的化学单元。核苷酸以特定的顺序连接在一起,并根据这些顺序来传递不同的数据,类似于书面句子中的单个字母。研究人员写道,一些天然和人造分子模拟了DNA的基本结构,但在此之前,还没有人试图去计算这些结构相似的分子可能的数量。

“在生物学中有两种核酸,”研究论文的合著者、东京工业大学的化学家吉姆·克利夫斯(Jim Cleaves)在声明中说,“我们想知道能否再找到另一种,甚至一百万种。”

答案是,具有类似结构的分子要比预期的多得多。研究人员设计了一个计算机程序,用来生成核酸样分子的化学式。在DNA中,核苷酸以不同的配对方式结合在一起,并排成一行,因此科学家认为,可以用同样的方式来生成新的分子。最后,他们的程序生成了超过116万种满足这些基本条件的分子。

“我们对计算结果感到惊讶,”该研究的合著者、德国航空航天中心的化学家马库斯·梅林格(Markus Meringer)在声明中说,“很难预先估计会有100多万个类似支架结构的核酸。现在我们知道了这一点,可以开始在实验室里测试其中一些分子。”

在DNA和RNA主宰生物世界之前,地球上的生命是如何形成的?研究作者认为,理论上,在确定核酸是遗传数据的最佳传递载体之前,其他一些分子可能已经在演化中进行了“测试运行”。

研究人员还补充道,这些结构相似的分子也可能推动未来医学的发展。声明中指出,类似核苷酸的药物已经被用于破坏人体中的危险病毒和恶性癌细胞。建立相似结构的分子库之后,药物开发人员或许就可以利用DNA相似分子作为对抗疾病的重要武器。

埃默里大学的生物化学家、该研究合著者皮特·伯格(Pieter Burger)说:“利用现代计算技术,我们在寻找能够存储遗传信息的DNA和RNA替代分子时,可能会在无意中发现新药。这一点实在太迷人了。”(任天)

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【责任编辑:阿诺】
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