ไวรัสที่ฆ่าเชื้อแบคทีเรียบางตัวสะกดคำสั่งทางพันธุกรรมของพวกมันด้วยตัวอักษร DNA ที่แตกต่างกัน
กว่า 40 ปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์ในรัสเซียรายงานว่าแบคบาคาร่าเว็บตรงทีเรียชนิดหนึ่งที่เรียกว่าไซยาโนฟาจ S-2L มาแทนที่อะดีนีนบล็อกการสร้างดีเอ็นเอหรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อ A โดยมี 2-อะมิโนอะดีนีนซึ่งถูกกำหนดเป็นซี แต่ไม่มีใครรู้ว่าเฟจไปจาก A ได้อย่างไร ถึง Z หรือทำไม
หลังจากสงสัยมานานหลายทศวรรษ
นักวิทยาศาสตร์สองกลุ่มอิสระได้ค้นพบว่าไวรัสสร้างและสร้าง Z ให้เป็นคำสั่งทางพันธุกรรมได้อย่างไร และเหตุผลหนึ่งที่พวกเขาทำทีมรายงานในการศึกษาสามครั้งในวารสาร Science 30 เมษายน
Farren Isaacs นักชีววิทยาระดับโมเลกุลและสังเคราะห์จากมหาวิทยาลัยเยล ผู้ร่วมเขียนบทวิจารณ์กล่าว ใน ศาสตร์ฉบับ เดียว กัน. “มันเป็นการค้นพบขั้นพื้นฐานจริงๆ”
ในช่วงทศวรรษ 1990 Philippe Marlière นักธรรมชาติวิทยาที่สถาบันปาสเตอร์ในปารีส “มองหาตัวอย่างที่แตกต่างจากชีวิตอย่างที่เรารู้” เมื่อเขาได้พบกับการศึกษาภาษารัสเซียปี 1977 ที่บรรยายถึงไซยาโนฟาจที่มีดีเอ็นเอที่ผิดปกติ หลังจากได้รับตัวอย่างไวรัส Marlière และเพื่อนร่วมงานได้ถอดรหัสชุดคำสั่งทางพันธุกรรมหรือจีโนมที่สมบูรณ์ของฟาจ
ในจีโนมของไวรัส นักวิจัยพบคำแนะนำในการสร้างเอนไซม์ที่เรียกว่า PurZ ซึ่งจะเป็นขั้นตอนแรกในการสร้าง Z หรือที่เรียกว่าไดอะมิโนพิวรีน สถาบันปาสเตอร์ได้ยื่นจดสิทธิบัตรเกี่ยวกับเอนไซม์ในชื่อมาร์ลิแยร์ในปี 2546
ด้วยเอนไซม์ในมือ “มันชัดเจนว่า Z ถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร แต่เราไม่ได้
[ทำ] การทดลองใด ๆ เพื่อพิสูจน์ว่าเราพูดถูก” Marlière ปัจจุบันเป็นประธานของ European Syndicate of Synthetic Scientists and Industrialists ในเบอร์ลินกล่าว . โครงการถูกระงับด้วยเหตุผลหลายประการ
นักวิจัยไม่ได้เผยแพร่สิ่งที่ค้นพบจนถึงขณะนี้ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะ PurZ ไม่ใช่เอนไซม์ที่ Marlière กำลังมองหา แต่เขาบอกว่าเขาหวังว่าจะพบเอ็นไซม์อื่น ซึ่งเป็นพอลิเมอเรสที่จะปฏิเสธอะดีนีน และสร้างดีเอ็นเอที่มีซีแทนแทน “ฉันรู้สึกผิดหวังมาก” เขากล่าว “เพราะไม่พบโพลีเมอเรสที่ฉันอยากได้ในฟาจนั้น”
แท้จริงแล้ว โพลีเมอเรสของฟาจนี้ไม่ใช่สิ่งที่เขากำลังมองหา ผู้ทำงานร่วมกันของ Marlière Pierre Alexandre Kaminski และเพื่อนร่วมงานพบว่าพอลิเมอเรสของไซยาโนฟาจ S-2L ไม่จู้จี้จุกจิกเกี่ยวกับการใช้ A หรือ Z ในทาง กลับกัน เอนไซม์ไวรัสอีกตัวหนึ่งที่เรียกว่า DatZ จะย่อยสลายหน่วยการสร้างอะดีนีน ทำให้พอลิเมอเรสไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากใช้ Z, Kaminski นักชีวเคมี ที่สถาบันปาสเตอร์และเพื่อนร่วมงานรายงานวันที่ 23 เมษายนในNature Communications
Marlière ได้ค้นหาฐานข้อมูลทางพันธุกรรมเป็นระยะเพื่อหาเฟจอื่นๆ ที่มี PurZ และอาจมีพอลิเมอเรสจู้จี้จุกจิกที่เข้าใจยาก เมื่อประมาณสี่ปีที่แล้ว เขาพูดว่า “ฉันได้ผลลัพธ์ ติ๊ง ติ๊ง ติ๊ง! และฉันไม่ได้รับเพียงหนึ่ง ฉันได้ 12 และบิงโก ถัดจากยีน PurZ นี้ เดาสิ ว่าไง ยีนโพลีเมอเรส อ๊ะ!”
นักวิจัยรายงาน Siphoviridae bacteriophages ที่ติดเชื้อแบคทีเรียหลากหลายชนิดทั้งหมดมีโพลีเมอเรสที่เรียกว่า DpoZ ซึ่งควรใส่ Z แทน A ลงใน DNA ของไวรัส Marlière ได้ยื่นจดสิทธิบัตรเกี่ยวกับเอนไซม์
พันธะ Z–T ของ DNA แตกต่างจากพันธะ A–T มาตรฐานอย่างไร
ไดอะแกรมของพันธะอะดีนีนของเบสกับไทมีน
D. CZERNECKI ET AL / NATURE COMMUNICATIONS 2021; ค. ช้าง
อะดีนีนที่เป็นเบสของ DNA มาตรฐานเรียกว่า A (ซ้าย) เชื่อมโยงกับไทมีนที่เป็นคู่ของมัน หรือที่รู้จักในชื่อ T (ขวา) ผ่านพันธะไฮโดรเจนสองพันธะ (สีส้ม)
ไดอะแกรมของ DNA base 2-aminoadenine พันธะกับไทมีน
D. CZERNECKI ET AL / NATURE COMMUNICATIONS 2021; ค. ช้าง
เบส 2-อะมิโนอะดีนีน หรือที่เรียกว่า Z (ซ้าย) มีหมู่อะมิโนมากกว่าหนึ่งหมู่ (NH 2 , สีแดง) มากกว่าอะดีนีน การเพิ่มดังกล่าวทำให้ Z สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนพิเศษ (สีส้ม) กับไทมีน ซึ่งทำให้การจับคู่ ZT มีความเสถียรมากกว่าคู่ AT
Huimin Zhao นักชีววิทยาสังเคราะห์จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign กล่าวว่าตัวอักษรทางเลือกอาจใช้กันอย่างแพร่หลายมากกว่าที่เคยคิดไว้ ครั้งแรกที่เขาได้ยินเกี่ยวกับแบคทีเรียที่ใช้ DNA ที่มี Z ในงานเลี้ยงอาหารค่ำเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาเขาจำได้ โดยไม่รู้ว่านักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสยังคงทำงานเกี่ยวกับปริศนานี้อยู่ เขายังค้นหาฐานข้อมูลและพบแบคทีเรีย 60 ตัวที่มี PurZ รวมถึงฟาจจากทั้งตระกูลSiphoviridaeและPodoviridae ทีมงานของเขายังได้ศึกษาวิถีทางชีวเคมีที่ฟาจใช้ในการสร้างและรวม Z และพบเอนไซม์ที่ย่อยสลาย Aบาคาร่าเว็บตรง
