die DNA ist ein Molekül, das aus vier chemischen Basen: Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T). Für die beiden Stränge der DNA zusammen zip, Ein Paar mit T, und C-Paare mit G. Jedes Paar umfasst eine Sprosse in der Spirale DNA Leiter., Die Reihenfolge dieser Bausteine in einem DNA-Molekül bestimmt die genetische Sequenz. Diese Sequenzen bilden Gene—die Anweisungen zur Herstellung spezifischer Proteine-und andere genetische Elemente.

Wissenschaftler haben daran gearbeitet, neue chemische Basen zu schaffen, die die vier natürlichen Bausteine ergänzen würden, um neue DNA-Sequenzen zu erstellen. Frühere Studien haben ein künstliches Paar von Bausteinen mit den beiden natürlichen Basispaaren verwendet. Mit sechs statt vier Bausteinen waren viele weitere Kombinationen möglich., Forscher haben sogar synthetische DNA in lebende Zellen eingefügt und die Zellen angewiesen, neue Proteine herzustellen.

Ein Team unter der Leitung von Dr. Steven A. Benner von der Foundation for Applied Molecular Evolution hat sich vorgenommen, vier chemische Basen zu entwerfen und zu synthetisieren und sie mit den vier natürlichen Basen zu kombinieren, um neuartige DNA-Stränge zu konstruieren. Die Forschung wurde vom NIH National Institute of General Medical Sciences (NIGMS), der NASA und anderen unterstützt. Die Ergebnisse erschienen in Science am Februar 22, 2019.,

Zunächst entwarf das Team zwei Bausteinpaare, die die gleiche Größe und Form wie die natürlichen A:T-und C:G-Paare hatten. Die Buchstaben P, B, Z und S wurden verwendet, um die synthetischen Bausteine zu bezeichnen. Dann entwarfen sie Strukturen, die sowohl natürliche als auch synthetische Bausteine enthielten. Die Forscher nannten ihre synthetischen Stränge aus acht Bausteinen „Hachimoji“ – DNA. Auf Japanisch bedeutet Hachi acht und Moji Buchstabe.

Die Forscher analysierten die Kristallstrukturen der DNA., Obwohl etwas anders als natürliche DNA, behielt die synthetische DNA die gesamten Drehungen und Biegungen der DNA-Spiralen bei. Genau wie bei natürlicher DNA haben verschiedene Buchstabensequenzen die Gesamtform der Hachimoji-DNA nicht verändert.

Als nächstes testete das Team, ob ihre neuartige DNA codierte genetische Informationen übertragen könnte. Sie testeten die synthetische DNA mit verschiedenen Enzymen. Sie zeigten, dass Hachimoji-DNA-Stränge mit dem richtigen Enzym in Hachimoji-RNA übersetzt werden konnten. RNA ist der Bote, der Anweisungen zwischen DNA und der zellulären Maschinerie trägt, um Proteine herzustellen.,

Mit Hachimoji DNA könnten Wissenschaftler in der Lage sein, neue Klassen diagnostischer und potenziell therapeutischer Moleküle herzustellen. Die neuartige DNA hat auch Potenzial für die Entwicklung zu Informationsspeicherplattformen.

Darüber hinaus gibt diese Forschung Einblicke in andere genetische Systeme, die als Grundlage für das Leben dienen könnten. „Durch die sorgfältige Analyse der Rolle von Form, Größe und Struktur in der Hachimoji-DNA erweitert diese Arbeit unser Verständnis der Arten von Molekülen, die Informationen im außerirdischen Leben auf fremden Welten speichern könnten“, erklärt Benner.

—von Geri Piazza