Creato Dna sintetico in grado di replicarsi senza enzimi

Creata in laboratorio la prima molecola di Dna artificiale in grado di autoreplicarsi senza l’aiuto degli enzimi. Come, forse, è successo quando è apparsa la vita. Lo comunicano su Science del 12 giugno un gruppo di ricercatori americani, che, anche loro, nel tentativo di dare una risposta alle domande che gli scienziati si pongono da anni: come è nata la vita? Come si è formato il primo Dna? hanno voluto realizzare in laboratorio un Dna sintetico con lo scopo di ottenere informazioni su come potrebbe essersi replicata, sulla Terra, la prima molecola naturale della vita, o un suo precursore, mentre era immersa nel cosiddetto «brodo primordiale».

Gli scienziati hanno costruito, quindi, una molecola strutturalmente simile al Dna, capace di modificare le proprie sequenze per formare coppie di filamenti complementari, senza l’aiuto di un insieme di enzimi molto sofisticati, come, invece, avviene in natura. Una delle caratteristiche del Dna, infatti, è quella di autoreplicarsi, ma nella cellula questo processo richiede l’assistenza del lavoro elaborato di molti enzimi, che, fanno notare i ricercatori, quasi certamente, non esistevano quando apparve la vita.

Yasuyuki Ura e colleghi, con la collaborazione di Lesli Orgel, hanno dunque realizzato un Dna sintetico analogico in grado di modificare la sequenza delle proprie basi mentre galleggia nel liquido primordiale. E per avvicinarsi il più possibile a quelle che dovevano essere state le condizioni ambientali della giovanissima Terra, gli scienziati, diversamente dal vero Dna i cui filamenti sono costituiti da due catene molecolari formate da gruppi di zuccheri e di fosfati, hanno creato una molecola costituita di soli aminoacidi, composti organici che potrebbero essere stati già presenti nell’ambiente primordiale.

Nel Dna sintetico le basi sono state attaccate allo scheletro in modo “allentato”, a differenza di quanto avviene nel Dna vero, come se in quello artificiale fosse stato usato “velcro” e questo spiega perché le basi possono essere tolte o aggiunte senza l’aiuto degli enzimi. Nell’esperimento, inoltre, i filamenti artificiali potevano accoppiarsi con sequenze complementari di vero Dna e scambiare le basi, quando venivano aggiunti nella soluzione altri filamenti. Gli autori, pur soddisfatti dei risultati della loro ricerca che prefigura la possibilità di una nascita spontanea del Dna, richiamandosi alla prudenza, ribadiscono che, in realtà, le molecole create, sono relativamente più corte di quelle del vero Dna.

Fonte: lastampa.it

Xna, il dna sintetico per una vita alternativa
l dna e l’rna non sono le uniche molecole biologiche in grado di duplicarsi ed evolversi. I biologi sono sempre più bravi nel creare polimeri genetici artificiali. Gli ultimi arrivati sono gli Xnas

http://daily.wired.it/news/scienza/2012 ... 15789.html

La biologia che conosciamo, quella su cui si basa la vita sulla Terra, ha un alfabeto ben definito. Ci sono le lettere (detti nucleotidi) che formano le parole (cioè i geni) racchiuse nel vocabolario (il genoma), ovvero le lunghe stringhe del dna e dell' rna. Queste, per quanto ne sappiamo, sono le due uniche molecole biologiche capaci di immagazzinare informazioni e trasmetterle attraverso un processo di duplicazione. Non è detto, però, che siano state le protagoniste della vita primordiale, né che non sia possibile sintetizzarne di altro tipo. Lo dimostra Vitor Pinheiro del Medical Research Council di Cambridge, in Gran Bretagna, che in uno studio su Science spiega come assemblare nuovi acidi nucleici: gli xna (xeno-nucleic acids) con le stesse caratteristiche e funzionalità di dna e rna.

Gli xna sono varianti della ricetta molecolare originale: hanno uno scheletro costituito dalle stesse basi azotate (adenina, guanina, citosina e timina) e dai cosiddetti gruppi fosfato, ma non usano gli stessi zuccheri. Al posto del deossiribosio del dna e del ribosio dell’rna, infatti, possono incorporare uno di 6 zuccheri differenti. E nonostante questo cambiamento, riescono lo stesso a immagazzinare informazioni e a trasmetterle. In più, uno dei 6 xna, quello con lo zucchero anidroxilitolo, chiamato hna, è capace di evolversi in laboratorio.

Il lavoro dell’équipe di Pinheiro rientra in un filone di ricerca che tenta sia di individuare forme di vita alternative a quelle terrestri ( esobiologia) sia di risalire alle prime molecole biologiche con capacità informative apparse sulla Terra. Una delle ipotesi più accreditate a riguardo vede protagonista il tna, un acido nucleico con zucchero treosio, anche se secondo alcuni è una molecola troppo complessa per poter essere considerata l’ antenata dei moderni dna e rna. Lo stesso discorso vale per gli xna, che tuttavia possiedono alcune caratteristiche che li rendono un preziosi per i ricercatori interessati a esplorare le potenzialità, in campo medico, industriale e biotecnologico, dei polimeri genetici sintetici.

Quali caratteristiche? Innanzi tutto la capacità di replicarsi. Attraverso un apparato enzimatico creato ad hoc dai ricercatori in laboratorio, la sequenza di lettere degli xna viene copiata in una sequenza complementare di dna che, a sua volta, servirà da stampo per assemblare un nuovo filamento di xna uguale a quello di partenza. Il processo è piuttosto efficiente e per alcuni tipi di xna arriva addirittura al 99,6% di accuratezza. Il fatto che questi acidi nucleici sintetici riescano a duplicarsi è di fondamentale importanza: solo in questo modo, infatti, l’ informazione può passare di generazione in generazione.

Ma dove c’è ereditarietà c’è evoluzione, e gli xna non fanno eccezione.

I ricercatori hanno dimostrato che in presenza di un particolare enzima e di rna, l' hna si evolve sino a formare strutture tridimensionali (tra l'altro adatte a legarsi, in modo specifico ed estremamente efficiente, alle altre due molecole).

Infine, gli xna possiedono una proprietà chimica che dna e rna non hanno: la resistenza alle nucleasi, cioè gli enzimi biologici che attaccano e distruggono gli acidi nucleici. E ciò li rende potenzialmnte perfetti per essere utilizzati nella scienze dei materiali, in medicina e della diagnostica molecolare.

In previsione delle possibili applicazioni, i ricercatori progettano i prossimi studi. Per esempio devono trovare il modo di duplicare sequenze di xna in modo indipendente, cioè senza utilizzare dna nello step intermedio del processo. Le aspettative in questa branca della biologia sono tante. “ Gli xna aprono l’era della genetica sintetica, con implicazioni per l’esobiologia, le biotecnologie e la comprensione della vita stessa – scrive il chimico evoluzionista Gerald Joyce in un commento su Science al lavoro di Pinheiro– ma bisogna stare attenti a non spingersi in aree che potrebbero rivelarsi pericolose per la nostra biologia”.

"...stiamo crendo noi stessi...i nostri futuri padroni, che sotto le spoglie di amici e parenti, ci governeranno e useranno per il loro luridi scopi..."