Вся известная жизнь на Земле использует один и тот же генетический алфавит из четырёх букв. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего показали, что один из важнейших ферментов биологии может точно считывать и транскрибировать расширенный восьмибуквенный генетический алфавит. Это доказывает, что клетки способны обрабатывать синтетическую генетическую информацию с помощью своих естественных молекулярных механизмов, что приближает давнюю цель синтетической биологии — расширить язык ДНК. В перспективе это позволит создавать биологические системы, выполняющие функции или производящие соединения, не встречающиеся в природе. Данную информацию сообщает портал Phys.org.
Исследование, опубликованное в Nature Communications, сосредоточено на РНК-полимеразе — ферменте, который читает ДНК и производит РНК, первый шаг в экспрессии генов. С помощью биохимических экспериментов и криоэлектронной микроскопии высокого разрешения, позволяющей увидеть объекты меньше ширины атома, учёные получили детальные структурные снимки того, как РНК-полимераза из бактерии E. coli распознаёт и встраивает две синтетические пары оснований — генетические буквы, не встречающиеся в природе. Снимки показали, что фермент узнаёт синтетические буквы по тем же биохимическим и структурным сигналам, что и природные пары, что объясняет, как расширенная генетическая информация может точно транскрибироваться.
В другом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, те же исследователи сообщили, что РНК-полимераза может распознавать ещё одну пару синтетических оснований, которые не удерживаются водородными связями. Эта работа имеет значение за пределами фундаментальной биологии: ранее расширенные генетические алфавиты использовались для создания синтетических молекул ДНК, способных распознавать клетки рака печени. Новое исследование закладывает молекулярную основу для будущих технологий на основе расширенных генетических кодов, включая новые методы диагностики, терапии и инженерные биологические системы.