Il DNA e suo cugino RNA immagazzinano informazioni genetiche e rendono possibile la vita come la conosciamo - ma cosa succederebbe se milioni di sostanze chimiche meno conosciute potessero fare esattamente la stessa cosa?
Un nuovo studio suggerisce che oltre 1 milione di sosia chimici potrebbero codificare le informazioni biologiche allo stesso modo del DNA. Il nuovo studio, pubblicato il 9 settembre nel Journal of Chemical Information and Modeling, potrebbe indicare la strada verso nuovi obiettivi per i farmaci, spiegare come la vita si è evoluta sulla Terra e persino aiutarci a cercare forme di vita oltre il nostro pianeta, gli autori ha scritto.
"È davvero eccitante considerare il potenziale di sistemi genetici alternativi ... che questi potrebbero eventualmente essere emersi e si sono evoluti in ambienti diversi, forse anche su altri pianeti o lune all'interno del nostro sistema solare", ha scritto il co-autore Jay Goodwin, chimico della Emory University , ha affermato in una nota.
Sia il DNA che l'RNA, i due tipi noti di acidi nucleici, contengono bit chimici chiamati nucleotidi, che si collegano in un ordine particolare e trasmettono dati diversi, a seconda della loro sequenza, simili alle singole lettere all'interno di una frase scritta. Alcune molecole naturali e artificiali imitano la struttura di base del DNA, ma prima d'ora nessuno aveva tentato di contare quanti di questi sosia potessero esistere, hanno scritto gli autori.
"Esistono due tipi di acidi nucleici in biologia", ha affermato il co-autore Jim Cleaves, chimico del Tokyo Institute of Technology. "Volevamo sapere se ce n'è ancora uno da trovare o addirittura un milione in più".
"La risposta è che sembrano essercene molti, molti di più di quanto ci si aspettasse", ha detto Cleaves.
Gli autori hanno progettato un programma per computer per generare formule chimiche per molecole simili agli acidi nucleici. Nel DNA, i nucleotidi si accoppiano in accoppiamenti distinti e si assemblano in una linea, quindi gli scienziati si sono assicurati che le loro molecole generate potessero formarsi allo stesso modo. Alla fine, il loro programma ha messo insieme più di 1.160.000 molecole diverse che soddisfano questi criteri di base.
"Siamo rimasti sorpresi dal risultato di questo calcolo", ha affermato il co-autore Markus Meringer, chimico presso il Centro aerospaziale tedesco di Colonia. "Sarebbe molto difficile stimare a priori che ci sono più di un milione di ponteggi a base di acido nucleico. Ora sappiamo, e possiamo iniziare a esaminare alcuni di questi in laboratorio."
La moltitudine di sosia può chiarire la storia di come è nata la vita sulla Terra, prima che il DNA e l'RNA dominassero il mondo della biologia. Teoricamente, l'evoluzione potrebbe aver eseguito "prove" con alcune di queste altre molecole prima di stabilirsi sugli acidi nucleici come i migliori trasportatori di dati genetici, hanno suggerito gli autori.
I sosia possono anche alimentare futuri progressi medici, hanno aggiunto. I farmaci che assomigliano ai nucleotidi sono già usati per minare virus pericolosi e cellule tumorali maligne nel corpo umano, secondo la dichiarazione. Con una libreria di molecole strutturalmente simili a portata di mano, gli sviluppatori di farmaci potrebbero potenzialmente adottare sosia del DNA come arma principale nella lotta contro le malattie.
"È assolutamente affascinante pensare che usando le moderne tecniche computazionali potremmo imbatterci in nuovi farmaci durante la ricerca di molecole alternative al DNA e all'RNA in grado di immagazzinare informazioni ereditarie", ha affermato il co-autore Pieter Burger, biochimico della Emory University.
