Sünteetiline pärilikkusmaterjal matkib DNA'd
Toimetas Jaan-Juhan Oidermaa Teadlased on suutnud luua kuus uut tehislikku geneetilist materjali, mis suudavad informatsiooni talletada ja kopeerida sarnaselt DNA'le, lisaks võivad need ka iga järgneva kopeerimisega sarnaselt tuntud pärilikusmaterjalile evolutsiooni matkides vähesel määral muutuda.   Kõikide seni avastatud eluvormide mitmekesisus põhineb kõikidest võimalikest molekulidest vaid kahel – DNA'l ja RNA'l. Ainult need polümeerid suudavad geneetilist materjali talletada ning edasi anda. Potentiaalselt on muidugi võimalusi palju rohkem. DNA ja RNA molekulid koosnevad pikkadest nukleotiidide ahelatest. Viimased omakorda on moodustunud fosfaadist, ühest viiest standardbaasist (lämmastikalusest) ja viit süsiniku aatomit sisaldavast suhkrust. DNA puhul on selleks deoksüriboos, mil RNA's on kasutusel riboos.   Philipp Holliger'i ja Vitor Pinheiro tehismolekulid on looduse omaloomingule äärmiselt sarnased, ühe olulise erinevusega. Kuues erinevat tüüpi XNA molekulis on riboosi ja deoksüriboosi asemel kasutusel hoopis teised suhkrud. Mõni neist koosneb neljast süsiniku aatomist, mil teistesse võib olla surutud kuni seitse süsinikku. Ühes neist,FANA's on suhkrurühmas isegi fluori aatom. Molekulide struktuur ja funktsionaalsus on samas sarnane DNA'le ja RNA'le. Teadlased on tegelikult selliseid molekule sünteesinud juba kümmekond aastat.   Vasakul üleval traditsiooniline pärilikusmaterjali struktuur, ülejäänud märgivad tehislikke geneetilisi materjale. © Science Värske uurimus erineb varajasematest töödest ühe tähtsa külje poolest. Hollinger'i ja Pinheiro töörühma looming on võimeline ennast laboritingimustes paljundama ja juhuslikult muutuma. Nii, nagu DNA seda juba miljoneid aastaid teinud on. Geneetilist materjali kandvad molekulid kasutavad enda paljundamisel DNA-polümeraasiks kutsutavat ensüümi. Viimane loeb järjest DNA-ahelat ning moodustab lähistel asuvast nukleotiididest sellele vastava ahela. Harilikult on ensüüm nende suhtes äärmiselt valiv ning kasutab vaid deoksüriboosi sisaldavaid molekule.   Pinherio suutis aga polümeraasi tujukust taltsutada seda kergelt muutes. Esmalt sünteesis ta terve rea algsest DNA-polümeraasist veidi erinevaid ensüüme ning sidus need selle tootmise eest vastutava geeniga. Seejärel andis ta neile ette eelnevalt loodud XNA molekulid. Erinevad ensüümid töötasid nendest uute ahelate ehitamisel erineva edukusega. Kogutud andmete põhjal lõi ta viimaks ensüümi, mis suudab DNA ahelast kirjutada XNA nukleotiididest koosneva koopia. Viimase põhjal oli juba kerge luua ensüüm, mis on suuteline ka vastupidiseks.   Kopeerimise minimaalne täpsus jäi LNA molekulide puhul 95% piirimaile, ent ulatus näiteks CeNA puhul 99,6%'ni.  Evolutsiooni protsess on aga just tihedalt seotud kopeeritava informatsiooni hulga ning selle juures tehtavate vigade arvuga. Mida rohkem neid tehakse, seda väiksem on võimalus, et kasulik muutus edasi kandub. Hollinger'i ja Pinherio loomingu puhul täpsusest vajaka ei jää. HNA nime kandvaid XNA nukleotiidiahelaid suudeti panna võtma erinevaid järjestusi, mis seostas need konkreetsete valkude või vastavate RNA-ahelate tootmisega.   Töö mõju on märkimisväärne. Eelnevalt on XNA molekulide sünteesimisele keskendutud, et välja selgitada, kas enne RNA ja DNA esile kerkimist võis eksisteerida mõni lihtsam geneetiline süsteem. Uurimus näib hüpoteesile kindlust lisavat. Samas leidub XNA'le ka prakilisemaid kasutusalasid. DNA ja RNA ahelate muutusi saab juhtida selliselt, et need seostuks konkreetsete molekulidega. Lähenemisviis võimaldaks neid kasutada erinevates teraapia- tes. Siiski on sellega seotud pea ületamatu raskus – organism on ülialdis selliseid DNA ja RNA lõike lagundama.     Vaatamata intensiivsele uurimistööle on seega seni turule jõudnud vaid üks nukleotiidi ahelat sisaldav ravim – Macugen. Tehisliku geneetilise materjaliga nii suurt probleemi ei oleks, kuna see talub üllatavalt hästi mitmeid lagundavaid ensüüme, kui ka näiteks happelist ja aluselist keskkonda. Uurimusega kaasnenud perspektiivi artiklis hoiatab samas uurimusega mitteseotud Geral Joyce, et sünteetilises geneetikas tuleb siiski äärmiselt ettevaatlik olla.   Äärmiselt väikese, ent siiski mitte täielikult välistava riski kohaselt võib aja jooksul looduslik geneetiline materjal hakata asenduma kunstlikult looduga, kuna viimane talub ekstreemseid tingimusi paremini. Esimeses lähenduses oleks XNA'd kasutavad teraapiad sellegipoolest looduse loomingut kasutavatest alternatiividest ohutumad. Enamik hirmudest valdkonnas on seotud võimalusega, et kunstlikult muundatud geenid satuvad looduses asuvate populatsioonide geenipagasisse. XNA'ga seda ohtu DNA-polümeraasi pirtsakuse tõttu ei oleks.   Töörühma uurimus ilmus ajakirjas Science. 
