立場新聞 Stand News

科學家首創人工合成 DNA 助尋太空生命、了解基因關鍵

2019/2/27 — 16:52

Hachimoji DNA

Hachimoji DNA

地球生命只由四種核鹼基 (Nucleobase) 所組成。不過,日前刊於《科學》的研究成功加入四組人工合成核鹼基,構造出全新 DNA 雙螺旋結構。

地球生物 DNA 全由腺嘌呤 (A) 、胸腺嘧啶 (T)、鳥嘌呤 (G) 及胞嘧啶 (C) 4 種由嘌呤 (purines) 及嘧啶 (pyrimidines) 組成的核鹼基。這類核鹼基如同英文字母般組成詞彙,可構成不同 DNA 組合—— A 跟 T 配對,以及 G 跟 C 配對——再以氫鐽結合,形成各式各樣的生物。而在 1980年代期間,有份參與今次研究的化學家 Steven Benner 就首次合成到一種「人工」新核鹼基。

美國應用分子演化基 金 (Foundation for Applied Molecular Evolution in the US) 的科學家星加修一 (Shuichi Hoshika) 成功配以另外四種,同樣是以嘌呤及嘧啶為基礎的核鹼基 P 、B 、Z 和 S。透過組合自然和人工核鹼基,研究人員成功創造出全新的 Hachimoji DNA 。Hachi 解作「八」,而 moji 則是符號。與一般核鹼基不同,合成核鹼基會影響 DNA 的雙螺旋化學結構,包括改變其扭曲形態。

廣告

透過估計這類 DNA 分子穩定性,再將之與實際 DNA 結構比較,研究人員可逐步找出組成基因模組的關鍵因素,深入了解生物組成的秘密。在今次實驗中,他們建構了過百種不同組合 Hachimoji DNA ,以觀察它們如何維持穩定狀態。他們發現,雖然合成核鹼基與自然核鹼基表現有些微分別,但他們認為 Hachimjoi DNA 仍可如一般 DNA 般變異及演化。此外,他們更成功將 Hachimoji DNA 轉譯為核糖核酸 (RNA) 。

今次研究讓科學家可了解到宇宙間其他可能存在的生物的分子結構。今次發現,更有助 NASA 的天體生物學研究,研發有效的測量儀器或實驗,擴大生命探索研究的「搜查範圍」。另外,此類研究也可研發新型「納米結構」,在不同層面中使用。

廣告

來源:
ScienceAlert, For The First Time, Scientists Have Made Synthetic DNA With 4 Additional Letters, 22 February 2019

報告:
Hoshika, S., Leal, N.A., Kim, M-J., Kim., M-S., Karalkar, N.B., Kim, H-J., ... & Benner, S.A. (2019). Hachimoji DNA and RNA: A genetic system with eight building blocks. Science, 363, 6429. DOI: 10.1126/science.aat0971

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

發表意見