Au-delà des quatre lettres naturelles
Toute vie connue stocke son code génétique avec quatre lettres : A, T, C et G. Des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego ont maintenant montré que l'une des enzymes les plus essentielles de la biologie peut lire et copier avec précision un alphabet à huit lettres, y compris quatre qui n'existent pas dans la nature.
Comment l'enzyme gère les nouvelles lettres
L'équipe a étudié l'ARN polymérase de la bactérie E. coli, l'enzyme qui copie l'ADN en ARN. Dans des expériences décrites dans Nature Communications, l'enzyme a reconnu et transcrit de l'ADN contenant deux paires de bases synthétiques, appelées P:Z et S:B, aux côtés des quatre naturelles. Les lettres synthétiques s'intègrent dans la double hélice en utilisant des modèles alternatifs de liaisons hydrogène tout en conservant la même forme globale que l'ADN naturel.
Ce qu'un code à huit lettres pourrait faire
En utilisant l'imagerie structurelle, les chercheurs ont capturé des vues détaillées de l'enzyme au travail. Les images ont montré que l'ARN polymérase identifie les lettres synthétiques avec les mêmes signaux biochimiques et structurels qu'elle utilise pour les paires de bases naturelles, ce qui aide à expliquer pourquoi elle peut copier l'alphabet élargi avec précision. Dans une étude connexe publiée dans PNAS, le même groupe a rapporté que l'enzyme peut également gérer une paire synthétique qui manque entièrement de liaisons hydrogène. La découverte soutient un objectif de longue date en biologie synthétique : élargir le langage de l'ADN pour que les cellules puissent transporter des informations que la nature n'a jamais écrites. Des travaux antérieurs ont utilisé des alphabets élargis pour construire des molécules d'ADN synthétiques qui peuvent reconnaître les cellules cancéreuses du foie. Les scientifiques disent que de tels systèmes pourraient un jour produire de nouveaux diagnostics, thérapies et machines biologiques conçues, et pourraient permettre de stocker beaucoup plus de données dans l'ADN que les quatre lettres ne le permettent. L'équipe dit que la prochaine étape est d'apprendre si le système complet à huit lettres peut soutenir les protéines et les fonctions cellulaires normales, pas seulement la copie.