자연계에 존재하지 않는 인공 DNA 염기를 가진 세포의 생성

현재 DNA의 합성은 비교적 용이하기 때문에 인공 DNA로 구성된 미생물은 태어난다. 그러나 그들은 알려진 배열을 흉내낸 유일한 것이기 때문에 복사에 지나지 않는다. 만약 전혀 새로운 DNA를 생물이 이용할 수 있었다면, 자연계에서는 존재 할 수없는 새로운 펩타이드나 단백질을 생성하고 신약등의 개발에 이용할 수있게된다. 

생물은 DNA에 유전정보를 저장함으로써 다음 세대에 전하고있다. DNA는 아데닌(A), 티민 (T), 시토신(C), 구아닌(G)의 4종류의 염기로 구성된다. 유전자에서는 그들이 3쌍으로 만나는 것으로 1개의 아미노산을 코드하고 아미노산의 연결이 하나의 단백질을 생성한다. DNA는 일반적으로 2개 1세트에서 인접한 DNA가 나선형으로 얽히지 존재하고 있지만 그 조합은 항상 AT와 CG된다.

즉 xxxATGxxx의 배열은 항상 xxxTACxxx와 결합된다. ATCG 이외의 염기를 사용할수 없는 것일까. 만약 새로운 DNA 염기를 생물에 내장 단백질을 코드하는 유전자에 사용할수 있으면 완전히 새로운 유형의 단백질을 생성할 신약의 발견과 효율적인 합성등으로 응용할수 있다. 스크립스 연구소의 Romesberg 박사는 1990년대 말에서 생물에서 기능하는 새로운 DNA 염기 쌍을 찾고 있었다. 

그리고 2008년에는 자연적인 DNA의 이중나선 구조에 잘 맞 염기 조합을 발견했다. 거기에서는 올바른 효소를 이용하면 인공 DNA 염기도 복제되어 RNA로 전사할 효소도 발견되었다. 그러나 이 연구는 시험관 내에서 행해진 때문에 매우 복잡한 생물의 세포내에서 유사한 기능을 실현되는지는 확실하지 않았다. 

그래서 이번에 Romesberg 박사팀은 대장균에 넣어 인공 DNA 염기를 포함 플라스미드(안정 원 DNA)를 대장균에 정확하게 복제하는 데 성공했다. 이 실험에서는 d5SICS과 dNaM라는 두 쌍의 염기가 이용되었다. 인공 DNA 염기는 자연계에는 존재하지 않는 것이기 때문에 대장균은 그 재료를 스스로 생성할 수 없다. 따라서 그들은 그 재료가 되는 뉴클레오 시드 삼인산 (NTP)를 외부에서 배양액으로 공급했다. 

또한이 재료도 세포 내부로 들어 가지 않으면 작동하지 않기 때문에 인공NTP를 운반할수 있는 효소를 미세 조류에서 발견하고 이용하여 세포내로 도입하는 데 성공했다. 이 발견이 연구에서 매우 크고, 그 큰 벽에 닿는 것도 없고 연구는 진행한다. 그 2개 1세트 인공DNA 염기는 세포내에서 정확하게 복제될 수 있음을 지적했다. 위의 두 물질은 동시에 인공 DNA 염기를 생성시키는 제어 기능도 이용할수 있다.

예를 들어, 인공 NTP와 NTP 수송 효소중 하나의 공급을 멈추면 인공 DNA 염기가 생성되지 않기 때문에 그 생성량을 제어할 수있다. 향후이 인공 DNA 염기가 세포 내에서 RNA로 전사시킬 수 있는지를 나타내는 것이다. 이것이 실현되면 인공 DNA에서 인공 단백질을 합성할 수있게 새로운 기능을 갖게 한 효소로 약물등에 이용할수 있게 될지도 모른다.