Descoperire semnificativă pentru dezvoltarea alfabetului genetic
Toți cei cunoscuți pe Pământ folosesc același alfabet genetic, format din patru litere.
Recent, cercetătorii de la Universitatea din California, San Diego, au demonstrat că una dintre cele mai esențiale enzime ale biologiei poate citi și transcrie cu acuratețe un alfabet genetic extins, format din opt litere. Aceste descoperiri oferă dovezi importante că celulele pot procesa informații genetice sintetice folosind mecanismele lor moleculare naturale, avansând un obiectiv de lungă durată în biologia sintetică de a extinde limbajul ADN-ului. Aceasta ar putea permite, de asemenea, științei să dezvolte sisteme biologice personalizate care să îndeplinească funcții sau să producă compuși care nu există în natură.
Studiul s-a concentrat pe ARN polimerază, enzima responsabilă cu citirea ADN-ului și producerea ARN-ului – prima etapă în exprimarea genelor. Prin experimente biochimice și microscopia crio-electronică de înaltă rezoluție, capabilă să rezolve detalii mai mici decât lățimea unui singur atom, cercetătorii au obținut imagini structurale detaliate care arată cum ARN polimerază din bacteriile Escherichia coli recunoaște și integrează două perechi de baze sintetice, litere genetice care nu se găsesc în natură. Aceste imagini au dezvăluit că enzima recunoaște literele ADN sintetice prin aceleași semnale biochimice și structurale ca și perechile de baze naturale, ajutând la explicarea modului în care informațiile genetice extinse pot fi transcrise fidel. Într-un alt studiu conex, aceiași cercetători au raportat că ARN polimerază poate recunoaște, de asemenea, o altă pereche de baze sintetice fără legături de hidrogen care să le mențină împreună, publicată în PNAS.
Acest lucru are implicații care depășesc biologia de bază. Studiile anterioare au folosit alfabete genetice extinse pentru a crea molecule de ADN sintetice capabile să recunoască celulele cancerului hepatic. Prin dezvăluirea modului în care ARN polimerază citește și transcrie cu acuratețe aceste litere ADN non-naturale, noul studiu oferă o bază moleculară pentru tehnologii viitoare care utilizează coduri genetice extinse, inclusiv noi diagnostice, terapii și sisteme biologice inginerizate.
Studiul publicat în Nature Communications („Structural Basis of Transcription of the Hachimoji Eight-Letter Alphabet by E. coli RNA Polymerase”), condus de Dong Wang, a fost publicat pe 2 septembrie 2026. Studiul PNAS („Hydrophobic unnatural base pair promotes trigger loop closure and catalysis in cellular RNA polymerase independent of hydrogen bonding”), publicat pe 12 august 2026, a fost de asemenea condus de Wang.
