Într-o etapă revoluționară pentru biologia sintetică, cercetătorii de la Universitatea din California, San Diego (UC San Diego), au reușit să modifice ARN polimeraza astfel încât să transcrie cu precizie un alfabet genetic de opt litere. Lucrarea, publicată în Nature Communications pe 2 septembrie 2026, demonstrează că mecanismele moleculare ale vieții pot procesa un cod genetic mult mai complex decât sistemul format din patru litere, universal în biologia terestră. Această realizare dublează capacitatea informațională a codului genetic, deschizând calea către organisme și sisteme biologice capabile să sintetizeze compuși și proteine inexistente în natură.
Echipa de cercetare, coordonată de profesorul Dong Wang de la UC San Diego, a utilizat criomicroscopia electronică de înaltă rezoluție pentru a observa enzima provenită din bacteria E. coli în timp ce încorpora două perechi de baze sintetice. Imaginile au arătat că ARN polimeraza recunoaște literele artificiale folosind multe dintre aceleași semnale structurale și biochimice ca în cazul perechilor naturale. Această descoperire este semnificativă deoarece sugerează că mecanismele de recunoaștere ale enzimei sunt mai flexibile și mai generalizabile decât se credea anterior, bazându-se pe un set de motive structurale conservate, nu doar pe cerințele stricte ale legăturilor de hidrogen.
Rezultate complementare, publicate în Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) pe 12 august 2026, au scos și mai mult în evidență versatilitatea acestui sistem inginerizat. Un studiu conex a arătat că ARN polimeraza poate recunoaște perechi de baze sintetice chiar și atunci când acestora le lipsesc legăturile de hidrogen necesare în mod normal pentru stabilizarea perechilor de baze din ADN. În locul acestor legături canonice, enzima facilitează cataliza prin interacțiuni hidrofobe. Acest mecanism permite transcrierea unor litere genetice artificiale care, altfel, ar fi fost instabile structural, extinzând posibilitățile de design pentru nucleotidele sintetice.
- Alfabet cu opt litere: Sistemul dublează codul genetic natural de patru litere, prin încorporarea a două perechi de baze sintetice.
- Recunoaștere structurală: Imaginile prin criomicroscopie electronică arată că ARN polimeraza utilizează mecanisme de recunoaștere similare atât pentru bazele sintetice, cât și pentru cele naturale.
Cataliza hidrofobă:Enzima poate transcrie baze sintetice fără legături de hidrogen, bazându-se în schimb pe interacțiuni hidrofobe.- Datele publicării: Studiul privind baza structurală a apărut în Nature Communications (2 septembrie 2026), iar cel privind mecanismul, în PNAS (12 august 2026).
- Coordonator cercetare: Profesorul Dong Wang de la UC San Diego a condus ambele studii.
Această dublă reușită oferă fundamentul structural și mecanic necesar pentru extinderea sistemelor genetice. Demonstrând că ARN polimeraza poate transcrie un alfabet de opt litere, cercetarea elimină un obstacol major în calea creării organismelor cu funcții biologice inedite. Implicațiile sunt vaste, variind de la instrumente de diagnostic avansate și noi clase de terapii până la sisteme biologice complet sintetizate, capabile să producă substanțe noi. Pe măsură ce domeniul avansează, această lucrare reprezintă un punct de referință către un viitor în care codul genetic este limitat doar de imaginație, nu de constrângerile evoluției naturale.
— Raportat de departamentul de știință al ElectricBuzz
