{"id":180,"date":"2013-05-06T00:00:06","date_gmt":"2013-05-05T21:00:06","guid":{"rendered":"http:\/\/spektraklet.wordpress.com\/?p=180"},"modified":"2018-03-15T14:58:14","modified_gmt":"2018-03-15T11:58:14","slug":"xna-syntetiskt-liv","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/xna-syntetiskt-liv\/","title":{"rendered":"XNA – Syntetiskt liv"},"content":{"rendered":"

M\u00e4nniskan, skapelsens krona, har alltid str\u00e4vat efter att bem\u00e4stra allt liv. I sin o\u00e4ndliga f\u00e5f\u00e4nga har hon inte n\u00f6jt sig med detta, utan hon vill upph\u00f6ja sig till Gud genom att skapa nytt liv. Vi ser detta i modern litteratur, s\u00e5som Frankenstein och hennes monster. Men id\u00e9n \u00e4r inte ny, ocks\u00e5 gamla myter bevittnar om lusten att skapa och kontrollera liv, s\u00e5som ber\u00e4ttelsen om golem<\/i> ur toran. Rabbinen v\u00e4cker en lerstaty till liv genom att skriva ordet \u05d0\u05de\u05ea<\/span><\/span>,<\/span> emet <\/i>eller sanning, p\u00e5 dess panna. Dagens vetenskapsman har insett att nyckeln till att beh\u00e4rska liv \u00e4r att f\u00f6rst\u00e5 DNA. Men vad \u00e4r DNA och hur fungerar den?<\/p>\n

DNA st\u00e5r f\u00f6r deoxiribonukleinsyra, och best\u00e5r av tre olika komponenter: fyra olika baser, ett socker och en fosfatgrupp. Baserna \u00e4r bundna till sockermolekylerna, som \u00e4r bundna sinsemellan ihop med fosforbryggor. Man kan t\u00e4nka sig DNA som en dragkedja: baserna, vilka motsvaras av h\u00e4ktorna, \u00e4r f\u00e4sta till sockret och fosfatbryggan, som utg\u00f6r tyget. L\u00f6paren motsvaras av enzymet DNA-polymeras, som \u00f6ppnar och kopierar dubbelstr\u00e4ngen, bild 1.<\/p>\n

\"bild1\"<\/a><\/p>\n

Bild 1:<\/b> DNA-molekylens schematiska uppbyggnad. a) Polymeras, b) fosfatbrygga, c) ribos (socker), d) baspar, e) l\u00f6pare, f) h\u00e4ktor.<\/p>\n

Roten till livets programkod \u00e4r de fyra olika baserna, vilka bildar tv\u00e5 par: adenin (A) och tymin (T), samt cytosin (C) och guanin (G). Dessa par fungerar som ett kodsystem likt noll och ett f\u00f6r en dator. Basparningen kan j\u00e4mf\u00f6ras med tv\u00e5 magneter som dras till varandra. Det \u00e4r inte magnetism, utan ett fenomen som ben\u00e4mns f\u00f6r v\u00e4tebindning, vilken ser till att baserna paras r\u00e4tt ihop, bild 2.<\/p>\n

\u00a0\"bild2\"<\/a><\/p>\n

Bild 2:<\/b> V\u00e4tebindning mellan adenin och tymin. Baserna attraheras till sitt r\u00e4tta par med v\u00e4tebindningar, likt hur tv\u00e5 magneter attraherar varandra.<\/p>\n

L\u00e5t oss b\u00f6rja med fosfatbryggan. Vad \u00e4r denna bra f\u00f6r? Man skulle anta att sockergrupperna vore direkt sammanbundna. Fosfaternas grundl\u00e4ggande egenskap \u00e4r att de \u00e4r negativt laddade, vilket hindrar att DNA rymmer ut genom cellmembranet, men ocks\u00e5 att DNA inte trasslar ihop sig. En vacker dag har h\u00f6rlurarnas sladd kanske en liknande anti-trasselfunktion.<\/p>\n

Arsenik \u00e4r till sitt kemiska beteende mycket lik fosfor och kan bilda liknande strukturer som finnes i DNA. \u00c5r 2011 h\u00f6rde vi om hur NASAs forskargrupp, Wolfe-Simon et al<\/i>, presenterade sin uppt\u00e4ckt om en speciell bakterie i Kaliforniens Mono Lake. Denna lilla basilisk byggde upp sin DNA av arsenik1<\/sup>. Fyndet v\u00e4ckte stor uppst\u00e5ndelse, inte bara f\u00f6r att det var det f\u00f6rsta dokumenterade fallet, utan ocks\u00e5 f\u00f6r att ett praktiskt problem av mammutstorlek kvarstod. Fosfatbryggan i vanlig DNA har en halveringstid p\u00e5 ca 30 miljoner \u00e5r i vattenl\u00f6sning, allts\u00e5 i en cell. Om celler vore eviga, s\u00e5 skulle all dess DNA s\u00f6nderfalla f\u00f6re studiest\u00f6det indexbinds. Arsenikbryggan d\u00e5? Under en sekund. Faktum \u00e4r att s\u00f6nderfallet \u00e4r s\u00e5 snabbt att det \u00e4r sv\u00e5rt att m\u00e4ta det. Biologin, s\u00e5som vi k\u00e4nner den, kan om\u00f6jligtvis best\u00e5 av arsenikbryggor. Senare blev NASAs resultat bevisat felaktigt.<\/p>\n

Av allt att bed\u00f6ma \u00e4r det sv\u00e5rt att skapa alternativ till fosfatbryggan. Men baserna har visat sig erbjuda vida m\u00f6jligheter, likt efterfester p\u00e5 Klubben. Romesberg et al<\/i> syntetiserade onaturlig DNA, \u00e4ven kallad XNA eller xenoDNA. Denna hade ett fr\u00e4mmande baspar, NaM-5SICS, vilket motsvarar paret A-T2<\/sup>. Det intressanta \u00e4r att NaM-5SICS, till skillnad fr\u00e5n alla naturliga baspar, inte bildar v\u00e4tebindningar, vilket tidigare var n\u00e5got oerh\u00f6rt, likt att sj\u00e4lvaste Akademen inte skulle \u00f6va vid Vanha. Bild 3 illustrerar hur NaM-5SICS har en mycket annorlunda form \u00e4n dess motsvarighet A-T. Ifall formen vore liknande, skulle baserna paras fel ihop av DNA-polymeras. Romesberg rapporterar en noggrannhet p\u00e5 99.66-99.99% f\u00f6r varje kopiering av NaM-5SICS, vilket n\u00e4rmar sig naturens s\u00e4msta fall. Marli\u00e8re et al<\/i> rapporterar att de utvecklat bakterier fullt beroende av syntetiska baser, vars tymin var utbytt till 90%3<\/sup>.<\/p>\n

\"bild3\"<\/a><\/p>\n

Bild 3:<\/b> NaM-5SICS, nedan, en analog till A-T, ovan. NaM-5SICS bildar inte v\u00e4tebindningar, men paras r\u00e4tt ihop av polymeras tack vare sin mycket ovanliga form.<\/p>\n

Sockret, den tredje komponenten i DNA, visar sig ocks\u00e5 vara utbytbar rapporterar Holliger et al<\/i>4<\/sup>. Problemet \u00e4r att polymerasenzymet inte klarar av de fr\u00e4mmande delarna, men genom otaliga mutationer har de skapat tv\u00e5 enzym: ett som konverterar DNA till XNA och det andra som g\u00f6r det motsatta.<\/p>\n

Cui bono, till vilken nytta? Varf\u00f6r h\u00e5lla p\u00e5 och fingra med DNA? Praktiska till\u00e4mpningar \u00e4r detektionen av virus, t.ex. HIV, d\u00e5 XNA binder sig selektivt till viruset. Selektiviteten kan ocks\u00e5 utnyttjas d\u00e5 patienten lider av ett genfel. XNA binder sig till genen ifr\u00e5ga, vilket hindrar uttrycket av denna. Men n\u00e4r det kommer till kritan \u00e4r det teoretiska det mest intressanta. Hur mycket kan man \u00e4ndra p\u00e5 livets byggklossar? Finns det n\u00e5gra f\u00e5 enkla krav f\u00f6r att biologi skall uppst\u00e5 ur kemi? Richard Dawkins, professor emeritus i biologi och mannen bakom bestsellern Illusionen om Gud<\/i>, anser att det finns tv\u00e5 krav: ett kodsystem, t.ex. DNA, och ett verkst\u00e4llande system, t.ex. protein. Hans mest intressanta tanke \u00e4r kanske att kodsystemet inte beh\u00f6ver vara endimensionellt, s\u00e5som DNA. Han f\u00f6resl\u00e5r en tv\u00e5dimensionell matris, likt ett schackbr\u00e4de d\u00e4r de olika pj\u00e4serna st\u00e5r f\u00f6r olika information5<\/sup>. Det slutliga m\u00e5let med all denna forskning \u00e4r n\u00e5got mera ambiti\u00f6st. Varf\u00f6r n\u00f6ja sig med att manipulera liv n\u00e4r man kan skapa helt nytt liv? DNA, livets kodsystem, \u00e4r dagens Frankenstein-monster eller golem, instrumentet i m\u00e4nniskans str\u00e4van efter \u05d0\u05de\u05ea<\/span><\/span>. Sanningen om m\u00e4nniskan.<\/p>\n

Jere Mannisto<\/p>\n

[1] Wolfe-Simon, F. et al Science<\/i> 332<\/b><\/i> (2011) 1149.<\/p>\n

[2] Malyshev , D.A. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA <\/i>109<\/b><\/i> (2012) 12005\u201312010.<\/p>\n

[3] Marli\u00e8re, P. et al Angew. Chem. Int. Edn <\/i>50<\/b><\/i> (2011) 7109\u20137114.<\/p>\n

[4] Pinheiro, V. B., et al<\/i>. Science <\/i>336<\/b><\/i> (2012) 341\u2013344.<\/p>\n

[5] SOMETHING FROM NOTHING ? [OFFICIAL] Richard Dawkins & Lawrence Krauss [HD] 02-04-12, 2012, http:\/\/www.youtube.com\/watch?v=YUe0_4rdj0U, 26.4.2012<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

M\u00e4nniskan, skapelsens krona, har alltid str\u00e4vat efter att bem\u00e4stra allt liv. I sin o\u00e4ndliga f\u00e5f\u00e4nga har hon inte n\u00f6jt sig med detta, utan hon vill upph\u00f6ja sig till Gud genom att skapa nytt liv. Vi ser detta i modern litteratur, s\u00e5som Frankenstein och hennes monster. Men id\u00e9n \u00e4r inte ny, ocks\u00e5 gamla myter bevittnar om … Forts\u00e4tt l\u00e4sa XNA – Syntetiskt liv<\/span> →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[82,5],"tags":[115,114],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/180"}],"collection":[{"href":"https:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=180"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/180\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1941,"href":"https:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/180\/revisions\/1941"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=180"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=180"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=180"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}