Genetická “abeceda” sa skladá len zo štyroch písmen, ktoré reprezentujú štyri nukleotidy, biochemické základné stavebné kamene, z ktorých sa skladá DNA.
Výskumníci sa už pomerne dlhú dobu zamýšľajú nad tým, či do tejto genetickej abecedy môžu pridať písmená tým, že vytvoria v laboratóriu úplne nové nukleotidy. Odpoveď na túto otázku však závisí od toho, či bunky dokážu rozpoznať a použiť umelé nukleotidy na to, aby vytvorili nové proteíny. Výskumníci z University of California, San Diego sa na túto záhadu pozreli lepšie.
Vo svojej práci dokázali, že RNA polymeráza, jeden z najdôležitejších enzýmov v procese syntézy proteínov, rozoznáva umelé nukleotidy rovnakým spôsobom, ako rozoznáva prirodzené.
“Vzhľadom na to, aký diverzný je život na zemi len so štyrmi nukleotidmi, je naozaj fascinujúce pomyslieť, čo všetko by sa mohlo stať, ak by sme pridali ďalšie. Expandovanie genetického kódu by mohlo výrazne diverzifikovať rozsah molekúl, ktoré dokážeme syntetizovať v laboratóriu a priniesť revolúciu do toho, ako pristupujeme k proteínom v terapeutickom zmysle,” tvrdí jeden z autorov štúdie, Dong Wang.
Štyri nukleotidy ktoré vytvárajú DNA sa nazývajú adenín, tymín, guanín a cytozín. Označujú sa písmenami A, T, G a C. V molekule DNA tieto nukleotidy vytvárajú bzové páry, ktoré majú jedinečnú molekulárnu geometriu. Bázové páry vždy vytvárajú rovnaké konfigurácie A-T a C-G. Dvojitá špirálovitá štruktúra DNA vzniká, keď sa spojí obrovské množstvo týchto bázových párov.
Dokážeme vytvoriť syntetickú DNA?
Autori štúdie vysvetľujú, že ide o mimoriadne efektívny systém kódovania biologickej informácie. Aj preto sú vážne chyby v prepisovaní a preklade tejto informácie relatívne vzácne. Výskumníci sa už pomaly učia, že tento systém môžu využiť, ak vytvoria syntetické bázové páry s rovnakou geometriou.
Výskumníci pre potreby štúdie použili novú verziu štandardnej genetickej abecedy, ktorá sa nazýva AEGIS (pozn. redakcie: Artificially Expanded Genetic Information System). Tento systém v sebe zahŕňa dva nové bázové páry. Zaujímavosťou je, že počiatky tohto systému možno vystopovať až do NASA. Americká vesmírna agentúra ho využívala, aby lepšie pochopila, ako môže vznikať mimozemský život.
Autori štúdie izolovali RNA polymerázu a následne testovali ako interaguje so syntetickými bázovými pármi. Ukázalo sa, že enzýmy pracujúce s DNA nedokážu rozpoznať rozdiel medzi syntetickými bázovými pármi a prirodzenými bázovými pármi.
“V biológii štruktúra určuje funkčnosť. Keďže syntetické páry majú rovnakú štruktúru ako tie prirodzené, dokážu prekĺznuť pod radarom a zakomponovať sa do prirodzeného transkripčného procesu,” vysvetľuje Wang.
Autori chcú v ďalších krokoch otestovať, či pozorovaný efekt platí aj pri iných kombináciách syntetických bázových párov a bunečných enzýmov. Vysvetľujú, že môže existovať oveľa viac nových kombinácií syntetických bázových párov, no musíme ich postupne otestovať a zistiť, ako ďaleko môžeme tento odbor potiahnuť.
