Poza czterema naturalnymi literami
Wszystkie znane formy życia przechowują swój kod genetyczny za pomocą czterech liter: A, T, C i G. Naukowcy z University of California San Diego wykazali teraz, że jeden z najważniejszych enzymów w biologii może dokładnie odczytywać i kopiować alfabet składający się z ośmiu liter, w tym czterech, które nie istnieją w naturze.
Jak enzym radzi sobie z nowymi literami
Zespół zbadał polimerazę RNA z bakterii E. coli, enzym kopiujący DNA na RNA. W eksperymentach opisanych w Nature Communications enzym rozpoznawał i transkrybował DNA zawierające dwie syntetyczne pary zasad, zwane P:Z i S:B, obok czterech naturalnych. Syntetyczne litery pasują do podwójnej helisy, wykorzystując alternatywne wzorce wiązań wodorowych, zachowując jednocześnie ten sam ogólny kształt co naturalne DNA.
Co może dać ośmioliterowy kod
Korzystając z obrazowania strukturalnego, naukowcy uchwycili szczegółowe widoki enzymu podczas pracy. Obrazy pokazały, że polimeraza RNA identyfikuje syntetyczne litery za pomocą tych samych sygnałów biochemicznych i strukturalnych, których używa dla naturalnych par zasad, co pomaga wyjaśnić, dlaczego może dokładnie kopiować rozszerzony alfabet. W powiązanym badaniu opublikowanym w PNAS ta sama grupa poinformowała, że enzym może również obsługiwać syntetyczną parę, która całkowicie pozbawiona jest wiązań wodorowych.
Co może dać ośmioliterowy kod
Odkrycie wspiera długoletni cel biologii syntetycznej: rozszerzenie języka DNA, aby komórki mogły przenosić informacje, których natura nigdy nie zapisała. Wcześniejsze prace wykorzystywały rozszerzone alfabety do budowy syntetycznych cząsteczek DNA, które mogą rozpoznawać komórki raka wątroby. Naukowcy twierdzą, że takie systemy mogłyby pewnego dnia umożliwić nowe metody diagnostyczne, terapie i zaprojektowane maszyny biologiczne, a także umożliwić przechowywanie znacznie większej ilości danych w DNA, niż pozwalają na to cztery litery. Zespół mówi, że następnym krokiem jest sprawdzenie, czy pełny ośmioliterowy system może wspierać białka i normalne funkcje komórkowe, a nie tylko kopiowanie.