Eine Gruppe amerikanischer Wissenschaftler schuf ein synthetisches Molekül Desoxyribonukleinsäure, das neben den vier bereits vorhandenen vier neue stickstoffhaltige Basen enthielt. "Hachimoji" -DNA (Acht-Buchstaben-DNA) kann eine Doppelhelix bilden und in RNA-Moleküle transkribiert werden, dh sie kann möglicherweise genetische Informationen tragen. Ein Artikel über die Studie wurde in der Zeitschrift Science veröffentlicht.
Experten haben Nukleotide ("Bausteine" der DNA) P, B, Z und S synthetisiert, die stickstoffhaltige Basen enthalten, ähnlich wie Purine und Pyrimidine in gewöhnlicher DNA. Zwischen Purinen und Pyrimidinen werden Wasserstoffbrücken gebildet, die für die Bildung der Basenpaare erforderlich sind, aus denen der Doppelstrang der DNA besteht. Somit bindet S (Pyrimidin) an B (Purin) und P (Triazin) an Z (Pyridin) nach dem Prinzip der Komplementarität, ähnlich wie Adenin an Thymin und Cytosin an Guanin in gewöhnlicher Vier-Buchstaben-DNA bindet.
Es wurde bestätigt, dass die „Hachimoji“-DNA die grundlegenden Anforderungen zur Gewährleistung der Darwinschen Evolution erfüllt, einschließlich der vorhersagbaren thermodynamischen Stabilität, unabhängig von der Nukleotidsequenz. Zum Beispiel führt das Ersetzen eines Paares synthetischer Basen durch ein anderes Paar nicht zum Verlust von Kristalleigenschaften, dh Mutationen können in DNA auftreten, die der aus acht Buchstaben bestehenden Desoxyribonukleinsäure nicht die Fähigkeit entziehen, genetische Informationen zu transportieren und theoretisch durch Vererbung zu übertragen.
Den Wissenschaftlern gelang es auch, "Hachimoji" -DNA zu transkribieren, dh als Vorlage für die Synthese von Hachimoji-RNA-Molekülen zu verwenden. Zunächst testeten die Forscher das notwendige Enzym für diese RNA-Polymerase, die aus dem Bakteriophagen-T7-Virus isoliert wurde und in der Lage ist, jedes Nukleotid im DNA-Strang entsprechend dem Komplementaritätsprinzip des Ribonukleotids ("Bausteine" der RNA) auszuwählen.
Es stellte sich heraus, dass diese Art von Polymerase nicht nur Ribonukleotid S, das Nukleotid B entspricht, an die wachsende Kette der Hachimoji-RNA binden kann. Um dieses Problem zu lösen, sortierten die Forscher mehrere mutierte Polymerasevarianten aus und stellten fest, dass eine von ihnen - FAL-Polymerase mit drei Aminosäuresubstitutionen - funktionsfähig ist mit allen vier neuen "Buchstaben". Dies ermöglichte es den Forschern, ein fluoreszierendes Spinat-Aptamer aus Hachimoji-RNA zu konstruieren, einem kurzen Molekül, das an das DFHBI-Molekül binden kann und grünes Licht emittiert.
Laut Wissenschaftlern kann die Schaffung von DNA aus acht Buchstaben in verschiedenen Bereichen der synthetischen Biologie nützlich sein und das Verständnis möglicher biologischer Strukturen im Leben von Außerirdischen erweitern.
