日本科學家製造出世界上第一個人工 DNA


First DNA Molecule Made Almost Entirely Of Artificial Parts



日本富山大學(University of Toyama )科學家井上將彥(Masahiko Inouye)教授創造出第一個人工(Artificial DNA)的 DNA(Deoxyribonucleic acid,去氧核醣核酸),一旦技術成熟,未來可運用在基因療法及高科技應用上,也可發展成新生物資訊儲存系統,開創像是奈米大小的未來電腦。



圖1. 科學家製造出世界上第一個人工 DNA



圖2. 合成第一個人工 DNA 的井上將彥(Masahiko Inouye)教授


這項研究的細節,將在七月二十三日發行的美國化學期刊上公布。

DNA 其實是個雙股螺旋體的一種分子,既能儲存遺傳指令,建構生命藍圖,並且控制及引導生物發育與生命機能運作。科學家多年來一直在致力開發人工 DNA,主要就是看中它驚人的資訊儲存能力。

DNA 藉由簡單的四個鹼基:腺嘌呤(Adenine,A)胸腺嘧啶(Thymine,T)鳥嘌呤(Guanine,G)胞嘧啶(cytosine,C)編碼細胞中的蛋白質訊息,科學家經過數年努力,想要發展出人工合成的 DNA,以善用 DNA 驚人資訊儲存能力,目前已能改造 DNA 製造簡單的電子迴路,也製造出包含少數人工結構的 DNA。

日本富山大學的井上將彥教授以 DNA 核醣磷酸鹽骨架中四個全人工鹼基,創造出人造 DNA 結構,擁有罕見的穩定性和雙股螺旋,就如同自然 DNA 一樣。



圖3. Scientists are reporting synthesis of the world's first DNA molecule made almost of entirely artificial parts. The discovery could be used in the fields of gene therapy and other futuristic high-tech advances, such as nano-sized computers.



圖4. Chemical structures and synthesis of our artificial DNA. (a) Chemical structures of two types of natural and nonnatural base pairs.


研究人員希望,這種人造 DNA 有朝一日能創造出可在試管中、而非細胞裡的新生物資訊儲存系統,同時也增加建立新的 DNA 奈米化結構的可能性。

井上將彥藉由將這四個人造醣基結構轉化成亞磷胺,然後合成出人造 DNA。人造 DNA 的表現就如真正的 DNA,會形成右旋的雙股螺旋結構,也能輕易形成第三股螺旋,鹼基對腺嘌呤(Adenine,A)胸腺嘧啶(Thymine,T)鳥嘌呤(Guanine,G)胞嘧啶(cytosine,C)藉由氫鍵連接的方式與自然 DNA 極其相似,只不過氫鍵組成模式相反。

許多生物學家都期待人造 DNA 能夠放進細胞之中,能夠彼此相容又不影響正常運作,井上也看好他的人造 DNA 能與一般 DNA 正常互動。

不過,科學家對井上的研究成果認為距離實務還很遙遠,關鍵在於目前仍只能製造出短鏈人造 DNA 分子結構,長度還不足以編碼訊息。

井上說:「這項研究接下來的目標,就是將人造 DNA 的成份與自然形成的蛋白酶進行結合。」


原始報導:
自由時報,管淑平、陳英傑 - http://tw.news.yahoo.com/article/url/d/a/080707/78/12pcl.html


原文報導:
ScienceDaily:First DNA Molecule Made Almost Entirely Of Artificial Parts


原始論文:
Artificial DNA Made Exclusively of Nonnatural C-Nucleosides with Four Types of Nonnatural Bases
Yasuhiro Doi, Junya Chiba, Tomoyuki Morikawa, and Masahiko Inouye
J. Am. Chem. Soc.; 2008; 130(27) pp 8762 - 8768; (Article)
[Abstract]