DNA og dets kusine RNA lagrer genetisk informasjon og muliggjør liv slik vi kjenner det - men hva om millioner av mindre kjente kjemikalier kunne gjøre nøyaktig det samme?
En ny studie antyder at mer enn 1 million kjemiske utseende kan kode biologisk informasjon på samme måte som DNA gjør. Den nye studien, publisert 9. september i Journal of Chemical Information and Modelling, kan peke veien til nye mål for farmasøytiske medisiner, forklare hvordan livet først utviklet seg på jorden og til og med hjelpe oss å søke etter livsformer utenfor planeten vår, forfatterne skrev.
"Det er virkelig spennende å vurdere potensialet for alternative genetiske systemer ... at disse muligens kan ha oppstått og utviklet seg i forskjellige miljøer, kanskje til og med på andre planeter eller måner i solsystemet vårt," medforfatter Jay Goodwin, en kjemiker ved Emory University , sa det i en uttalelse.
Både DNA og RNA, de to kjente typene av nukleinsyrer, inneholder kjemiske biter som kalles nukleotider, som kobles sammen i en bestemt rekkefølge og videresender forskjellige data, avhengig av deres sekvens, som ligner på individuelle bokstaver i en skriftlig setning. Noen naturlige og menneskeskapte molekyler etterligner den grunnleggende strukturen til DNA, men før nå var det ingen som hadde forsøkt å telle opp hvor mange av disse utseende som kunne eksistere, skrev forfatterne.
"Det er to typer nukleinsyrer i biologien," sa medforfatter Jim Cleaves, en kjemiker ved Tokyo Institute of Technology, i uttalelsen. "Vi ønsket å vite om det er enda en å finne eller enda en million til."
"Svaret er, det ser ut til å være mange, mange flere enn forventet," sa Cleaves.
Forfatterne designet et dataprogram for å generere kjemiske formler for nukleinsyrelignende molekyler. I DNA kobles nukleotider sammen i distinkte sammenkoblinger og samles på en linje, så forskerne sørget for at deres genererte molekyler kunne danne seg på samme måte. Til slutt satt programmet sammen over 1160 000 forskjellige molekyler som oppfylte disse grunnleggende kriteriene.
"Vi ble overrasket over resultatet av denne beregningen," sa medforfatter Markus Meringer, en kjemiker ved det tyske flysenteret i Köln, i uttalelsen. "Det ville være veldig vanskelig å anslå på forhånd at det er mer enn en million nukleinsyrlignende stillaser. Nå vet vi det, og vi kan begynne å undersøke noen av disse i laboratoriet."
Mangelen av look-alikes kan tydeliggjøre historien om hvordan livet på jorden ble til, før DNA og RNA dominerte biologiens verden. Teoretisk sett kan evolusjonen ha utført "testkjøringer" med noen av disse andre molekylene før de slo seg ned på nukleinsyrer som de beste transportørene av genetiske data, foreslo forfatterne.
Look-alikes kan også føre til fremtidige medisinske fremskritt, la de til. Legemidler som ligner nukleotider brukes allerede til å undergrave farlige virus og ondartede kreftceller i menneskekroppen, ifølge uttalelsen. Med et bibliotek med strukturelt lignende molekyler til rådighet, kunne medikamentutviklere potensielt adoptere DNA-utseende som et viktig våpen i kampen mot sykdom.
"Det er helt fascinerende å tenke at ved å bruke moderne beregningsteknikker kan vi snuble over nye medisiner når vi søker etter alternative molekyler til DNA og RNA som kan lagre arvelig informasjon," sa medforfatter Pieter Burger, en biokjemiker ved Emory University.
