Toda la vida conocida almacena su código genético con cuatro letras: A, T, C y G. Investigadores de la Universidad de California en San Diego han demostrado ahora que una de las enzimas más esenciales de la biología puede leer y copiar con precisión un alfabeto de ocho letras, incluidas cuatro que no existen en la naturaleza.
Más allá de las cuatro letras naturales
El equipo estudió la ARN polimerasa de la bacteria E. coli, la enzima que copia el ADN en ARN. En experimentos descritos en Nature Communications, la enzima reconoció y transcribió ADN que contenía dos pares de bases sintéticos, llamados P:Z y S:B, junto con los cuatro naturales. Las letras sintéticas encajan en la doble hélice utilizando patrones alternativos de enlaces de hidrógeno mientras mantienen la misma forma general que el ADN natural.
Cómo la enzima se enfrenta a nuevas letras
Utilizando imágenes estructurales, los investigadores capturaron vistas detalladas de la enzima en acción. Las imágenes mostraron que la ARN polimerasa identifica las letras sintéticas con las mismas señales bioquímicas y estructurales que usa para los pares de bases naturales, lo que ayuda a explicar por qué puede copiar el alfabeto expandido con precisión. En un estudio relacionado publicado en PNAS, el mismo grupo informó que la enzima también puede manejar un par sintético que carece de enlaces de hidrógeno por completo.
Lo que un código de ocho letras podría hacer
El hallazgo respalda un objetivo de larga data en la biología sintética: expandir el lenguaje del ADN para que las células puedan transportar información que la naturaleza nunca escribió. Trabajos anteriores han utilizado alfabetos expandidos para construir moléculas de ADN sintéticas que pueden reconocer células de cáncer de hígado. Los científicos dicen que tales sistemas podrían algún día producir nuevos diagnósticos, terapias y máquinas biológicas diseñadas, y podrían hacer posible almacenar muchos más datos en el ADN de lo que permiten cuatro letras. El equipo dice que el siguiente paso es aprender si el sistema completo de ocho letras puede soportar proteínas y funciones celulares normales, no solo la copia.