Osiem liter, nie cztery. To może być przełom w medycynie
Naukowcy nauczyli kluczowy enzym komórkowy odczytywać osiem liter genetycznych zamiast standardowych czterech. To odkrycie może otworzyć drogę do zupełnie nowych możliwości w biotechnologii.
Osiem liter zamiast czterech
Wszystkie znane formy życia na Ziemi zapisują swój kod genetyczny za pomocą czterech liter DNA. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego pokazali jednak, że jeden z najważniejszych enzymów komórkowych potrafi bezbłędnie odczytać znacznie większy, ośmioliterowy alfabet.
Badaniami kierował prof. Dong Wang ze Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences na UC San Diego, specjalizujący się w biochemii i strukturze enzymów odpowiedzialnych za odczyt DNA. Pierwszym autorem obu publikacji jest Qingrong Li, specjalistka od biologii strukturalnej i transkrypcji RNA.
Zespół skupił się na polimerazie RNA. To enzym, który odczytuje DNA i na tej podstawie tworzy RNA, czyli pierwszy element, od którego zaczyna się proces odczytywania genów przez komórkę. Naukowcy połączyli eksperymenty biochemiczne z tzw. kriomikroskopią elektronową, techniką pozwalającą uchwycić obraz struktur mniejszych niż pojedynczy atom.
Dzięki temu udało się zobaczyć, jak polimeraza RNA z bakterii E. coli rozpoznaje i włącza do łańcucha dwie syntetyczne, litery genetyczne niewystępujące w naturze. Obrazy pokazały, że enzym wykorzystuje te same sygnały biochemiczne, które normalnie służą mu do rozpoznawania naturalnych liter DNA. To tłumaczy, dlaczego potrafi wiernie kopiować informację zapisaną rozszerzonym alfabetem.
W drugim badaniu, opublikowanym w PNAS, ten sam zespół wykazał, że polimeraza RNA rozpoznaje też inną parę sztucznych liter, mimo że nie łączą ich wiązania wodorowe. To chemiczne “mostki”, które normalnie spajają ze sobą dwie nici DNA. Enzym poradził sobie z tym zadaniem bez tego typowego mechanizmu.
Rozszerzony kod DNA już wcześniej posłużył do stworzenia syntetycznych cząsteczek zdolnych rozpoznawać komórki raka wątroby. Nowe odkrycie pokazuje, że komórki mogą wykorzystać swoją naturalną maszynerię do obsługi sztucznego kodu genetycznego, co otwiera drogę do nowych narzędzi diagnostycznych, terapii i sztucznych systemów biologicznych o nowych możliwościach, które nie występują w naturze.
