Un gruppo di scienziati americani ha creato una molecola sintetica di acido desossiribonucleico, che includeva quattro nuove basi azotate oltre alle quattro già esistenti. "Hachimoji" -DNA (DNA di otto lettere) è in grado di formare una doppia elica e trascritto in molecole di RNA, cioè può potenzialmente trasportare informazioni genetiche. Un articolo sullo studio è stato pubblicato sulla rivista Science.
Gli esperti hanno sintetizzato i nucleotidi ("elementi costitutivi" del DNA) P, B, Z e S, che contengono basi azotate, simili alle purine e alle pirimidine nel DNA ordinario. I legami idrogeno si formano tra le purine e le pirimidine, necessarie per la formazione delle coppie di basi che costituiscono il doppio filamento del DNA. Pertanto, S (pirimidina) si lega a B (purina) e P (triazina) si lega a Z (piridina) secondo il principio di complementarità, proprio come nel normale DNA a quattro lettere l'adenina si lega alla timina e la citosina alla guanina.
È stato confermato che "hachimoji" -DNA soddisfa i requisiti di base per garantire l'evoluzione darwiniana, inclusa la stabilità termodinamica prevedibile, indipendentemente dalla sequenza nucleotidica. Ad esempio, la sostituzione di una coppia di basi sintetiche con un'altra coppia non porterà alla perdita delle proprietà cristalline, ovvero possono verificarsi mutazioni nel DNA che non privano l'acido desossiribonucleico di otto lettere della capacità di trasportare informazioni genetiche e, in teoria, di trasmetterle per eredità.
Gli scienziati sono anche riusciti a trascrivere "hachimoji" -DNA, cioè a usarlo come modello per la sintesi di molecole di hachimoji-RNA. In primo luogo, i ricercatori hanno testato l'enzima necessario per questo: la RNA polimerasi, isolata dal virus del batteriofago T7 e in grado di selezionare ciascun nucleotide nel filamento di DNA corrispondente al principio di complementarità del ribonucleotide ("elementi costitutivi" dell'RNA).
Si è scoperto che questo tipo di polimerasi non è in grado di attaccare solo il ribonucleotide S, corrispondente al nucleotide B, alla catena in crescita dell'RNA di hachimodji. Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno individuato diverse varianti di polimerasi mutanti e hanno scoperto che una di esse - la polimerasi FAL con tre sostituzioni di amminoacidi - è in grado di funzionare con tutte e quattro le nuove "lettere". Ciò ha permesso ai ricercatori di costruire un aptamero fluorescente di spinaci dall'RNA di Hachimoji, una breve molecola in grado di legarsi alla molecola DFHBI, facendola emettere luce verde.
Secondo gli scienziati, la creazione di DNA di otto lettere può essere utile in varie aree della biologia sintetica e amplia anche la comprensione di possibili strutture biologiche nella vita aliena.
