Oltre le quattro lettere naturali
Tutta la vita conosciuta immagazzina il suo codice genetico con quattro lettere: A, T, C e G. I ricercatori dell'Università della California a San Diego hanno ora dimostrato che uno degli enzimi più essenziali della biologia può leggere e copiare accuratamente un alfabeto con otto lettere, incluse quattro che non esistono in natura.
Oltre le quattro lettere naturali
Il team ha studiato l'RNA polimerasi del batterio E. coli, l'enzima che copia il DNA in RNA. Negli esperimenti descritti in Nature Communications, l'enzima ha riconosciuto e trascritto DNA che conteneva due coppie di basi sintetiche, chiamate P:Z e S:B, insieme alle quattro naturali. Le lettere sintetiche si inseriscono nella doppia elica usando schemi alternativi di legami a idrogeno mantenendo la stessa forma complessiva del DNA naturale.
Come l'enzima gestisce le nuove lettere
Usando l'imaging strutturale, i ricercatori hanno catturato viste dettagliate dell'enzima al lavoro. Le immagini hanno mostrato che l'RNA polimerasi identifica le lettere sintetiche con gli stessi segnali biochimici e strutturali che usa per le coppie di basi naturali, il che aiuta a spiegare perché può copiare l'alfabeto esteso con precisione. In uno studio correlato pubblicato su PNAS, lo stesso gruppo ha riferito che l'enzima può anche gestire una coppia sintetica che manca completamente di legami a idrogeno.
Cosa potrebbe fare un codice a otto lettere
La scoperta supporta un obiettivo di lunga data nella biologia sintetica: espandere il linguaggio del DNA così che le cellule possano trasportare informazioni che la natura non ha mai scritto. Lavori precedenti hanno usato alfabeti estesi per costruire molecole di DNA sintetiche che possono riconoscere le cellule del cancro al fegato. Gli scienziati dicono che tali sistemi potrebbero un giorno produrre nuove diagnosi, terapie e macchine biologiche ingegnerizzate, e potrebbero rendere possibile immagazzinare molti più dati nel DNA di quanto consentano quattro lettere. Il team dice che il prossimo passo è imparare se il sistema completo a otto lettere può supportare proteine e funzioni cellulari normali, non solo la copia.