14.3.2019

DNA:n koostumus mietityttää

DNA koostuu neljästä aineesta, joita merkitään kirjamilla 
A,T,C, ja G. On kehitetty keinotekoinen DNAn vastine, XNA, jossa on mukana muitakin aineita. Jos asiat olisivat menneet elämän alussa toisin, voisiko elämän koodi perustua eri aineisiin kuin nyt? Onko perimän osiksi sopivia aineita muitakin ja kuinka paljon? Ovatko XNAssa näitä aineita vai keinotekoisia aineita, joita ei luonnossa voi esiintyä perimän osina?

Tutkijatohtori Suvi Santala, synteettinen biologia, Tampereen yliopisto: 

Deoksiribonukleiinihappo eli DNA koostuu neljästä erilaisesta nukleotidistä, joiden rakenneosat ovat fosfaatti ja sokeri (deoksiriboosi), sekä yksi neljästä emäksestä adeniini (A), tymiini (T), sytosiini (C) tai guaniini (G). Nukleotidien rakentuessa pitkäksi kaksijuosteiseksi DNA-molekyyliksi, fosfaatti- ja sokeriosat muodostavat DNA:n selkärangan, kun taas emäkset, tai oikeammin niiden järjestys (sekvenssi), määrittelevät DNA:n kantaman informaation. Ribonukleiinihappo RNA:n tehtävä on ohjata proteiinien ilmentymistä DNA:n sisältämän tiedon mukaisesti. Se poikkeaa DNA:sta siten, että tymiinin sijasta yhtenä emäksenä toimii urasiili (U) ja sokerina riboosi.

Luonnossa tunnetaan vain yllä mainitun muotoisia nukleiinihappoja, mutta ihminen on synteettisesti pystynyt rakentamaan keinotekoista DNA:ta, jossa jokin näistä rakenneosista on korvattu toisella. Kysymyksessä mainittu xenonukleniinihappo XNA viittaa molekyyleihin, joissa DNA:n sokeriosa on korvattu jollakin muulla yhdisteellä, esimerkiksi glykolilla. Sen sijaan eptidinukleniinihappo PNA:ssa koko DNA:n selkäranka on korvattu toisiinsa yhteen liittyneillä peptideillä (N-(2-aminoetyyli)-glysiini). Keinotekoinen DNA ei voi toimia elävissä soluissa informaation välittäjänä, sillä solujen entsyymikoneisto ei pysty prosessoimaan niitä. Sen sijaan näillä molekyyleillä on sovelluskohteita esimerkiksi lääketieteessä ja diagnostiikassa, koska ne tunnistavat ja voivat jopa sitoutua luonnon nukleiinihappoihin, joilla on sopiva emäsjärjestys. Esimerkiksi PNA:n hyötynä on, että se on soluun vietynä kestävämpi kuin DNA, koska luonnon DNA:ta hajottavat entsyymit eivät pysty tuhoamaan sitä.

Keinotekoisten perimäaineisten onnistunut kehittäminen viittaa siihen, että nukleiinihapot olisivat voineet muodostua muistakin kuin tämänhetkisistä yhdisteistä - samat evoluution lainalaisuudet pätevät tässäkin. On esimerkiksi viitteitä siitä, että ensimmäiset solunkaltaiset organismit hyödynsivät tiedonvälityksessä vain RNA:ta, ja DNA kehittyi vasta myöhemmin. Mahdollisten yhdisteiden määrää on kuitenkin melko mahdotonta arvioida. Joitakin vuosia sitten esitettiin, että tietyt mikrobit voisivat hyödyntää DNA:ssa fosfaatin sijaan arseenia. Näitä väitteitä ei kuitenkaan pystytty luotettavasti todistamaan. Nykytiedon valossa Maapallon elämä voi siis perustua vain näihin tunnettuihin nukleiinihappoihin. Jos ja kun jostain muualta maailmankaikkeudesta löytyy elämää, niin toivon mukaan saamme vastauksia siihen, minkälaisia erilaisia elämänmuotoja voi olla olemassa ja minkälaisiin yhdisteisiin elämä lopulta voi perustua.

 

Viimeksi muokattu 8.5.2019

Tietysti.fi on Suomen Akatemian sivusto, joka kertoo yleistajuisesti Akatemian rahoittamasta tutkimuksesta sekä tieteestä ja tutkimuksesta yleensä. Sivuille kootaan muun muassa tutkijahaastatteluita, tieteen yleisötapahtumia, tiedeuutisia ja tutkimuksesta kertovia taustajuttuja.

Seuraa meitä:

Ota yhteyttä

Suomen Akatemian viestintä
terhi.loukiainen@aka.fi

Lisätietoja Suomen Akatemiasta www.aka.fi