Det genetiske alfabetet får to nye (syntetiske) bokstaver

Siden begynnelsen av livet på denne planeten har fire bokstaver styrt alle de biologiske prosessene til hver organisme som noen gang har levd og døde: A, C, T og G. Dette er de fire nukleotidbaseparene som hjelper til med å komponere DNA og diktere hva en organisme ser ut, hvordan den oppfører seg, og hva dens økologiske rolle er i naturen. (Det er også U i stedet for T i RNA, for alle de genetiske komplettene der ute.)

Men tider, de er en changin '. Stigningen i syntetisk biologi betyr ikke lenger å være begrenset til bare fire bokstaver for å lage DNA. Etter tiår med arbeid, har Steven Benner, en organisk kjemiker ved Foundation for Applied Molecular Evolution i Florida, endelig utvidet koden med nye brevordrer for å forbedre det. Og resultatet er to nye, kunstig laget nukleotider: P og Z.

I to nylig publiserte papirer viser Benner og hans kolleger hvordan P og Z kan passe inn i DNA-helixstrukturen og bidra til å opprettholde den naturlige formen av genetisk materiale. Enda bedre, oppfører DNA med P og Z og - viktigst - utvikle seg akkurat som vanlig DNA. Benners arbeid på P og Z er skissert i større detalj i Quanta Magazine.

Det er et praktisk problem for hvorfor å utvide det genetiske alfabetet fra fire til seks bokstaver, er nyttig. DNA hjelper til med å kode aminosyrer, som kan knyttes sammen på millioner av måter for å lage proteiner som bidrar til å bygge oss som vi er og flytte våre biologiske prosesser fremover. Men det nåværende fire bokstavs alfabetet koder bare for 20 aminosyrer. Et seks bokstavs alfabet kan imidlertid kode 216 forskjellige aminosyrer og brukes til eksponentielt mer forskjellige proteinstrukturer.

Det er massevis av måter forskere kan bruke dette nye seks-alfabetet "FrankenDNA" i genetiske og medisinske sysler. Bennetts andre papir beskriver hvordan DNA-sekvensene med P og Z kan selektivt binde til tumorceller. Denne observasjonen kan bidra til å identifisere hvor kreftvev kan være plassert i kroppen. Evnen til å syntetisere nyere typer proteiner kan også vise seg å være svært nyttig i å løse mange typer forskningsspørsmål om biologi, og gi litt fascinerende innsikt i evolusjonære prosesser.

Den største ulempen er imidlertid at flere nukleotidbokstaver skaper større sjanser for at feil oppstår i DNA. Å ha bare fire forskjellige nukleotider begrenser den typen mutasjoner som kan oppstå, og reduserer sjansene for at en svært alvorlig eller dødelig mutasjon dannes. Selv bare to ytterligere typer nukleotider kan vise seg katastrofale når det gjelder DNA-reparasjon og mutasjonskontroll.

Uansett, dette vil absolutt ikke være siste gang vi kan forvente å se nye nukleotider gjøre veien til DNA. Syntetisk biologi begynner bare å gå av bakken.