Illustration eines Bakteriophagen. (fpm/Getty Images) In der Welt der mikrobiellen Kriegsführung muss man manchmal sein Wesen verändern.
Viren die Bakterien infizieren – passenderweise Bakteriophagen genannt – und ihre Beute befinden sich seit Äonen im Krieg, wobei jede Seite immer teuflischere Taktiken entwickelt, um sich gegenseitig zu infizieren oder zu zerstören. Schließlich brachten einige Bakteriophagen dieses Wettrüsten auf eine neue Ebene, indem sie die Art und Weise veränderten, wie sie ihre DNA kodierten.
Zumindest glauben wir, dass das passiert ist. Früher als Ausreißer betrachtet, zeigen neue Forschungsergebnisse, die in drei separaten Artikeln veröffentlicht wurden, dass es eine ganze Armee von Bakteriophagen mit nicht standardmäßiger DNA gibt, die Forscher als Z-Genom bezeichnen.
„Genomische DNA besteht aus vier Standardnukleotiden … Diese Nukleobasen bilden das genetische Alphabet, ATCG, das in allen Lebensbereichen konserviert ist.“ schreiben die Biologen Michael Grome und Farren Isaacs in einem aktuellen Artikel Wissenschaft Leitartikel Begleitung der neuen Forschung zur Bakteriophagengenetik.
„Allerdings im Jahr 1977, die DNA Virus Beim Cyanophagen S-2L wurde entdeckt, dass in seinem gesamten Genom alle Vorkommen von „A“ durch 2-Aminoadenin (Z) ersetzt sind und das genetische Alphabet ZTCG entsteht.
Der Grund schien Selbstschutz zu sein. Innerhalb der verbindenden „Sprossen“ einer DNA-Doppelhelix bildet die „Z“-Base eine Dreifachbindung zur gegenüberliegenden „T“-Base, eine mehr als die beiden Bindungen der regulären A:T-Verbindung. Dies macht das virale Genom widerstandsfähiger und es ist für Bakterien schwieriger, es mit Chemikalien, sogenannten Nukleasen, zu zerlegen.
Obwohl die Wissenschaftler fasziniert waren, wurden keine anderen Bakteriophagen mit dem Z-Genom gefunden, und da es schwierig war, S-2L in einem Labor zu kultivieren, wurde das Z-Genom als Kuriosum beiseite gelegt.
Nun zeigen Untersuchungen, die in drei separaten Studien von Forschern in Frankreich und China dokumentiert wurden, dass dies kein Einzelfall war, und charakterisieren gleichzeitig, wie das Z-Genom funktioniert und wie es zusammengesetzt ist.
„Wissenschaftler träumen schon lange davon, die Vielfalt der Stützpunkte zu erhöhen.“ „Unsere Arbeit zeigt, dass die Natur bereits einen Weg gefunden hat, dies zu tun“, sagte eines der Teams unter der Leitung von Erstautor Yan Zhou von der Tianjin-Universität. schrieb in ihrer Arbeit.
Zhous Team fand zusammen mit einer anderen Gruppe unter der Leitung der Mikrobiologin Dona Sleiman vom Institut Pasteur zwei Hauptproteine, die sie PurZ und PurB nannten; diese bilden die „Z“-Basis.
Eine dritte Gruppe unter der Leitung der synthetischen Biologin Valerie Pezo von der Université Paris-Saclay bestätigte diese Ergebnisse und analysierte ein Enzym namens DpoZ, das für den Zusammenbau des gesamten Z-Genoms verantwortlich ist.
Alle drei durchsuchten genetische Sequenzdatenbanken nach Sequenzen, die sich auf ihre Proteine und Enzyme beziehen, und fanden eine Vielzahl von Bakteriophagen mit ähnlichen Genen.
„[Die Autoren] haben erstaunlich umfassend gezeigt, dass es sich nicht um einen verrückten Ausreißer handelt, sondern dass es eine ganze Gruppe von Bakteriophagen gibt, die über diese Art von genetischem Material verfügen“, sagte Jef Boeke, ein Molekularbiologe an der New York University, der dies nicht tat an der Arbeit beteiligt, erzählt Der Wissenschaftler .
Es gibt noch viele Fragen zum Z-Genom zu beantworten.
Ist beispielsweise ein Z-Genom mit regulären Zellmaschinen wie unserer kompatibel? Und könnte es auf die gleiche Weise verwendet werden? künstliche DNA beginnt zu sein ?
„Die Z-Base wurde in einem kohlenstoffhaltigen Meteoriten eindeutig identifiziert und als Nukleobase vorgeschlagen, die für die Entstehung des Lebens hätte zur Verfügung stehen können.“ schrieb das von Zhou geleitete Team in seiner Arbeit.
„Angesichts der Tatsache, dass die Z-Basis in einem Meteoriten entdeckt wurde, könnte unsere Arbeit Interesse an interdisziplinärer Forschung über die Ursprünge des Lebens und der Astrobiologie wecken.“
Die drei Artikel wurden in veröffentlicht Wissenschaft Hier , Hier , Und Hier .