ADN artificial aceptado por enzimas naturales

El alfabeto genético contiene solo cuatro letras, que corresponden a los cuatro nucleótidos, los bloques de construcción bioquímicos que componen todo el ADN. Desde hace mucho tiempo, se especula con una idea tan fascinante como atrevida: si se añaden más letras a este alfabeto creando nuevos nucleótidos en el laboratorio, ¿las células podrán reconocer y usar nucleótidos artificiales para fabricar proteínas?

Ahora, un equipo integrado, entre otros, por Juntaek Oh y Dong Wang, de la Universidad de California en San Diego, y Steven A. Benner, del Instituto Salk de Estudios Biológicos, en Estados Unidos ambas instituciones, ha descubierto que la ARN polimerasa, una de las enzimas más importantes implicadas en la síntesis de proteínas, es capaz de reconocer y transcribir un par de bases artificiales exactamente igual que lo hace con los pares de bases naturales.

Los cuatro nucleótidos que componen el ADN se denominan adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). En una molécula de ADN, los nucleótidos forman pares de bases con una geometría molecular única. Estos pares se forman siempre en las mismas configuraciones: A-T y C-G. La estructura de doble hélice del ADN se forma cuando se juntan muchos pares de bases.

En la nueva investigación se ha utilizado una nueva versión del alfabeto genético estándar. Esta nueva versión se denomina AEGIS, por las siglas en inglés de Artificially Expanded Genetic Information System (Sistema de Información Genética Expandido Artificialmente) e incorpora más letras. Desarrollado originalmente por Benner, AEGIS comenzó como una iniciativa apoyada por la NASA para intentar hacerse una idea de vías alternativas por las cuales puede haber surgido vida en otros puntos del universo.

Al igual que añadir nuevas letras al alfabeto de un idioma permite ampliar enormemente su vocabulario, añadir nuevos nucleótidos sintéticos al alfabeto genético puede ampliar las posibilidades de la biología sintética. Esta imagen muestra una representación de la ARN polimerasa (centro) y una representación de un nucleótido sintético (abajo a la derecha). (Imagen: UC San Diego Health Sciences)

Aislando enzimas de ARN polimerasa de bacterias y probando sus interacciones con pares de bases sintéticas, los autores del estudio descubrieron que los pares de bases sintéticas de AEGIS forman una estructura geométrica que se asemeja a la geometría de los pares de bases naturales. El resultado: las enzimas que transcriben el ADN no pueden distinguir estos pares de bases sintéticos de los naturales.

"Teniendo en cuenta lo diversa que es la vida en la Tierra con solo cuatro nucleótidos, las posibilidades de lo que podría ocurrir si podemos añadir más, son tentadoras", reflexiona Wang.

El estudio se titula “A unified Watson-Crick geometry drives transcription of six-letter expanded DNA alphabets by E. coli RNA polymerase”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Communications. (Fuente: NCYT de Amazings)