Учёные расширяют генетический алфавит
Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего создали систему хатимодзи-ДНК — синтетическую структуру, название которой переводится с японского как «восемь букв».
Они удвоили известный генетический алфавит из четырёх букв, добавив к ним четыре искусственно созданных основания. Эти новые элементы образуют ещё две пары и позволяют записывать в молекуле значительно больше информации.
Чтобы искусственный код оказался полезным, его должна распознавать молекулярная машина, с помощью которой клетка считывает ДНК. Учёные сосредоточились на РНК-полимеразе кишечной палочки — ферменте, который перемещается вдоль цепочки ДНК и создаёт на её основе молекулу РНК.
Биохимические эксперименты показали, что бактериальная РНК-полимераза правильно распознаёт две искусственные пары оснований и переносит записанную ими информацию в РНК. Природный фермент смог обработать генетические буквы, которых не существует ни у одного известного организма.
Исследователи применили криоэлектронную микроскопию, чтобы понять механизм. Метод позволил получить изображения РНК-полимеразы во время взаимодействия с синтетической ДНК.
Учёные увидели, что фермент проверяет искусственные основания почти по тем же структурным и химическим признакам, которые использует при работе с обычным генетическим кодом. Полимераза распознала искусственную пару, не имевшую водородных связей, которые в природной ДНК помогают соединять парные основания.
Эксперимент показал, что для считывания информации ферменту достаточно других характеристик молекулы, включая её форму и расположение внутри активного центра. Открытие расширяет возможности синтетической биологии.
Увеличенный алфавит позволяет создавать больше генетических комбинаций и теоретически кодировать молекулы с неприродными свойствами. На его основе могут появиться новые диагностические системы, лекарственные соединения и биологические устройства, запрограммированные на выполнение конкретных функций.
Профессор Дун Ван из Школы фармацевтических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего руководил обоими проектами. Основная работа опубликована 2 сентября 2026 года в Nature Communications, связанное исследование вышло 12 августа в Proceedings of the National Academy of Sciences.