Questa immagine mostra la struttura di una nuova molecola di DNA sintetico, soprannominato hachimoji DNA, che utilizza quattro informativo ingredienti di regolare DNA (verde, rosso, blu, giallo), oltre a quattro nuovi (ciano, rosa, viola, arancione). Indiana University School of Medicine

Il DNA è una molecola composta da quattro basi chimiche: adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T). Per i due filamenti di DNA a zip insieme, A coppie con T, e C coppie con G. Ogni coppia comprende un gradino nella scala DNA a spirale., L’ordine di questi elementi costitutivi in una molecola di DNA determina la sequenza genetica. Queste sequenze fanno geni-le istruzioni per fare proteine specifiche-e altri elementi genetici.

Gli scienziati hanno lavorato per creare nuove basi chimiche che aggiungerebbero ai quattro elementi costitutivi naturali per creare nuove sequenze di DNA. Studi passati hanno utilizzato una coppia artificiale di blocchi di costruzione con le due coppie di basi naturali. Con sei elementi costitutivi anziché quattro, erano possibili molte più combinazioni., I ricercatori hanno persino inserito il DNA sintetico nelle cellule viventi e diretto le cellule a produrre nuove proteine.

Un team guidato dal Dr. Steven A. Benner della Foundation for Applied Molecular Evolution ha deciso di progettare e sintetizzare quattro basi chimiche e combinarle con le quattro basi naturali per costruire nuovi filamenti di DNA. La ricerca è stata supportata dal National Institute of General Medical Sciences (NIGMS) del NIH, dalla NASA e da altri. I risultati sono apparsi su Science il 22 febbraio 2019.,

In primo luogo, il team ha progettato due coppie di elementi costitutivi che avrebbero le stesse dimensioni e forma delle coppie A:T e C:G naturali. Le lettere P, B,Z e S sono state utilizzate per indicare i blocchi sintetici. Quindi hanno progettato strutture contenenti blocchi di costruzione sia naturali che sintetici. I ricercatori hanno chiamato i loro filamenti sintetici di otto elementi costitutivi “hachimoji” DNA. In giapponese, hachi significa otto, e moji significa lettera.

I ricercatori hanno analizzato le strutture cristalline del DNA., Sebbene leggermente diverso dal DNA naturale, il DNA sintetico ha mantenuto le torsioni e le curve complessive delle spirali del DNA. Proprio come con il DNA naturale, diverse sequenze di lettere non hanno cambiato la forma complessiva del DNA hachimoji.

Successivamente, il team ha testato se il loro nuovo DNA potesse trasmettere informazioni genetiche codificate. Hanno testato il DNA sintetico con diversi enzimi. Hanno dimostrato che, dato l’enzima giusto, i filamenti di DNA hachimoji potrebbero essere tradotti in RNA hachimoji. L’RNA è il messaggero che porta istruzioni tra il DNA e il macchinario cellulare per produrre proteine.,

Con il DNA di hachimoji, gli scienziati potrebbero essere in grado di fabbricare nuove classi di molecole diagnostiche e potenzialmente terapeutiche. Il nuovo DNA ha anche un potenziale di sviluppo in piattaforme di archiviazione delle informazioni.

Inoltre, questa ricerca fornisce approfondimenti su altri sistemi genetici che potrebbero servire come base per la vita. “Analizzando attentamente i ruoli di forma, dimensione e struttura nel DNA di hachimoji, questo lavoro espande la nostra comprensione dei tipi di molecole che potrebbero memorizzare informazioni nella vita extraterrestre su mondi alieni”, spiega Benner.

—di Geri Piazza