Toda a vida conhecida na Terra depende do mesmo alfabeto genético de quatro letras. Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em San Diego, mostraram agora que uma das enzimas mais importantes da biologia pode ler e escrever com precisão uma variante muito grande que consiste em oito letras genéticas.
A descoberta sugere que as células podem usar a sua maquinaria molecular existente para lidar com informação genética sintética. Este é um passo importante em direcção a um objectivo de longa data na biologia sintética: expandir a linguagem do ADN para além das quatro letras encontradas na natureza. No futuro, esses sistemas poderão ajudar os cientistas a projetar máquinas biológicas que desempenhem novas funções ou produzam compostos que não existem naturalmente.
Como as células leem o alfabeto genético de oito letras?
Os pesquisadores se concentraram na RNA polimerase, a enzima que lê o DNA e produz RNA – o primeiro passo na expressão genética. Para ver como a enzima lida com a informação genética sintética, a equipe combinou experimentos bioquímicos com microscopia crioeletrônica de alta resolução, que é capaz de revelar estruturas em uma escala menor que a largura de um átomo.
Os pesquisadores obtiveram uma visão estrutural detalhada da RNA polimerase da bactéria Escherichia coli (E. coli), uma vez que ela reconheceu e incorporou dois pares de bases sintéticas. Estas letras genéticas artificiais não são encontradas na natureza.
As imagens revelaram que a RNA polimerase reconhece letras sintéticas de DNA usando muitas das mesmas pistas bioquímicas e estruturais em que se baseia para reconhecer pares de bases naturais. Esta descoberta ajuda a explicar por que a enzima pode fazer cópias exatas de informações escritas usando o alfabeto genético expandido.
Em um estudo relacionado publicado em PNASA mesma equipa de investigação descobriu que a ARN polimerase também pode reconhecer outro par de pares de bases sintéticas, embora não tenham as ligações de hidrogénio que normalmente ajudam a manter os pares de bases do ADN unidos.
O DNA sintético pode permitir novas tecnologias
As aplicações potenciais vão além da compreensão de como o DNA funciona. Pesquisas anteriores já usaram um alfabeto genético expandido para criar moléculas sintéticas de DNA capazes de reconhecer células cancerígenas do fígado.
Ao mostrar em detalhes moleculares como a RNA polimerase lê e transcreve letras não naturais do DNA, a nova pesquisa fornece uma base importante para tecnologias construídas em torno do código genético expandido. As aplicações potenciais incluem novas ferramentas de diagnóstico, terapêutica e sistemas biológicos projetados com habilidades que não ocorrem naturalmente.
Dois estudos exploram código genético expandido
comunicação da natureza O estudo (“Base estrutural da transcrição do alfabeto Hachimoji de oito letras pela RNA polimerase de E. coli”), liderado pelo professor Dong Wang, PhD, da Escola de Farmácia e Ciências Farmacêuticas da UC San Diego Skaggs, foi publicado em 2 de setembro de 2026. comunicação da natureza.
PNAS O estudo (“O emparelhamento de bases hidrofóbicas não naturais promove o fechamento do loop de gatilho e a catálise na RNA polimerase celular independente da ligação de hidrogênio”), publicado em 12 de agosto de 2026, também foi liderado por Wang.
