Livets genetiska alfabet har fördubblats i labbet

Allt känt liv på jorden bygger på en genetisk kod med fyra kvävebaser: adenin, tymin, cytosin och guanin. Forskare vid University of California San Diego har nu visat att biologiska system kan hantera en dubbelt så stor genetisk uppsättning. I en studie ledd av professor Dong Wang vid Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences kunde bakteriellt RNA-polymeras läsa av och transkribera ett syntetiskt så kallat hachimoji-DNA bestående av åtta baser.

Men hur fungerar det egentligen när ett naturligt enzym ska läsa bokstäver som naturen aldrig har skapat? Forskargruppen kombinerade biokemiska mätningar med kryoelektronmikroskopi för att fånga detaljerade strukturbilder av enzymet från Escherichia coli-bakterier på atomnivå. Bilderna visade att enzymet känner igen de fyra konstgjorda baserna – benämnda P, Z, B och S – med hjälp av samma grundläggande biokemiska och geometriska signaler som det förlitar sig på vid naturliga baspar. Det syntetiska basparet P:Z avlästes med ungefär halva hastigheten jämfört med det naturliga paret G:C, men transkriptionen skedde stabilt och utan att enzymets mekanism blockerades.

Upptäckten är ett konkret framsteg för syntetisk biologi eftersom den visar att befintligt cellulärt maskineri kan arbeta med utökad genetisk information. På sikt kan tekniken göra det möjligt att programmera celler till att tillverka helt nya typer av proteiner och skräddarsydda läkemedelsmolekyler med kemiska funktioner som saknas i naturen.