Det genetiske alfabet får to nye (syntetiske) bogstaver

Siden begyndelsen af ​​livet på denne planet har fire bogstaver styrt alle de biologiske processer af enhver organisme, der nogensinde har levet og døde: A, C, T og G. Dette er de fire nukleotidbasepar, der hjælper med at komponere DNA og diktere hvad en organisme ligner, hvordan den opfører sig, og hvad dens økologiske rolle er i naturen. (Der er også U i stedet for T i RNA, for alle de genetiske fuldførere derude.)

Men tiderne er de en changin '. Stigningen i syntetisk biologi betyder ikke længere at være begrænset til kun fire bogstaver til dannelse af DNA. Efter flere årtier har Steven Benner, en organisk kemiker ved Institut for Anvendt Molekylær Evolution i Florida, endelig udvidet koden med nye ordreordrer til at forbedre det grundlæggende. Og resultatet er to nye, kunstigt fremstillede nukleotider: P og Z.

I to nyligt offentliggjorte papirer viser Benner og hans kolleger hvordan P og Z kan passe ind i DNA's spiralformede struktur og bidrage til at opretholde den naturlige form af genetisk materiale. Endnu bedre fungerer DNA med P og Z og - vigtigst af alt - udvikle sig ligesom normalt DNA. Benners arbejde på P og Z er skitseret i større detaljer i Quanta Magazine.

Der er et praktisk problem for, hvorfor det er nyttigt at udvide det genetiske alfabet fra fire til seks bogstaver. DNA hjælper med at kode aminosyrer, som kan strækkes sammen i millioner af måder at lave proteiner, der hjælper med at opbygge os som vi er, og bevæge vores biologiske processer fremad. Men det nuværende firebogstavs alfabet koder kun 20 aminosyrer. Et seks bogstaver alfabet kunne imidlertid kode 216 forskellige aminosyrer og anvendes til eksponentielt mere forskellige proteinstrukturer.

Der er mange måder forskere kunne bruge dette nye seks-alfabet "FrankenDNA" i genetiske og medicinske sysler. Bennett's andet papir beskriver, hvordan vores DNA-sekvenser med P og Z kan selektivt binde til tumorceller. Denne observation kan hjælpe med at identificere, hvor kræftvæv kan være placeret i kroppen. Evnen til at syntetisere nyere typer af proteiner kan også vise sig meget nyttigt i at løse mange slags forskningsspørgsmål om biologi og give nogle fascinerende indsigt i evolutionære processer.

Den største ulempe er imidlertid, at flere nukleotidbogstaver skaber større chancer for, at der opstår fejl i DNA. At have kun fire forskellige nukleotider begrænser den slags mutationer, der kunne forekomme og reducerer i høj grad chancerne for, at en meget alvorlig eller dødelig mutation vil danne. Selv kun to yderligere typer nukleotider kan vise sig katastrofale i form af DNA-reparation og mutationskontrol.

Uanset dette vil det bestemt ikke være sidste gang, vi kan forvente at se, at nye nukleotider gør deres vej ind i DNA. Syntetisk biologi er kun lige begyndt at komme væk fra jorden.