L'alfabeto genetico ottiene due nuove lettere (sintetiche)

Dall'inizio della vita su questo pianeta, quattro lettere hanno governato tutti i processi biologici di ogni organismo che sia mai vissuto e morto: A, C, T e G. Queste sono le quattro coppie di basi nucleotidiche che aiutano a comporre DNA e dettare come si presenta un organismo, come si comporta e quale è il suo ruolo ecologico in natura. (C'è anche U al posto di T in RNA, per tutti i completisti genetici là fuori.)

Ma i tempi, sono un cambiamento '. L'aumento della biologia sintetica non significa più essere limitato a sole quattro lettere per fare il DNA. Dopo decenni di lavoro, Steven Benner, un chimico organico presso la Foundation for Applied Molecular Evolution in Florida, ha finalmente ampliato il codice con nuovi ordini di lettere per migliorarlo sostanzialmente.E il risultato sono due nuovi nucleotidi fatti artificialmente: P e Z.

In due articoli pubblicati di recente, Benner ei suoi colleghi mostrano come la P e la Z possano inserirsi nella struttura elicoidale del DNA e contribuire a mantenere la forma naturale del materiale genetico. Ancora meglio, il DNA con P e Z si comportano e - soprattutto - evolvere proprio come il normale DNA. Il lavoro di Benner su P e Z è delineato con maggiori dettagli in Quanta Magazine.

C'è un problema pratico per cui è utile espandere l'alfabeto genetico da quattro a sei lettere. Il DNA aiuta a codificare gli aminoacidi, che possono essere uniti in milioni di modi per produrre proteine ​​che ci aiutano a costruirci così come siamo e ad anticipare i nostri processi biologici. Ma l'attuale alfabeto a quattro lettere codifica solo 20 amminoacidi. Un alfabeto di sei lettere, tuttavia, potrebbe codificare 216 diversi amminoacidi ed essere utilizzato per strutture di proteine ​​esponenzialmente più diverse.

Ci sono un sacco di modi in cui gli scienziati potrebbero usare questo nuovo "FrankenDNA" a sei lettere nelle ricerche genetiche e mediche. Il secondo documento di Bennett delinea come le nostre sequenze di DNA con P e Z possono legarsi selettivamente alle cellule tumorali. Questa osservazione potrebbe aiutare a identificare dove il tessuto canceroso può essere localizzato nel corpo. La capacità di sintetizzare nuovi tipi di proteine ​​potrebbe anche rivelarsi molto utile per risolvere molti tipi di domande di ricerca sulla biologia e fornire alcuni spunti interessanti sui processi evolutivi.

Il più grande svantaggio, tuttavia, è che più lettere al nucleotide creano maggiori possibilità di errori nel DNA. Avere solo quattro diversi nucleotidi limita il tipo di mutazioni che potrebbero verificarsi e riduce notevolmente le probabilità che si formi una mutazione molto grave o letale. Anche solo altri due ulteriori tipi di nucleotidi potrebbero rivelarsi disastrosi in termini di riparazione del DNA e controllo delle mutazioni.

Indipendentemente da ciò, questa non sarà certamente l'ultima volta che possiamo aspettarci di vedere nuovi nucleotidi farsi strada nel DNA. La biologia sintetica sta appena iniziando a decollare.