Proširenje abecede DNA trebalo bi imati brojne korisne primjene – od stvaranja molekularnih sondi i nanostrojeva do dizajniranja novih korisnih oblika života.

Prema studiji predstavljenoj u novom broju časopisa Nature Chemical Biology znanstvenici s Istraživačkog instituta Scripps u SAD-u, Sveučilišta Konstanz u Njemačkoj te Sveučilišta u San Diegu u SAD-u uspjeli su otkriti kako da umjetan par baza DNA prođe kroz proces replikacije gotovo jednako učinkovito kao prirodan.

'Sada znamo da djelotvorno kopiranje neprirodnih baznih parova nije slučajnost te da je taj proces fleksibilniji nego što smo pretpostavljali', rekao je Floyd E. Romesberg, profesor na Scrippsu.

Romesberg i njegov tim pokušavaju proširiti abecedu DNA još od 1990-ih. U 2008. uspjeli su razviti baze NaM i 5SICS koje su se ugrađivale u DNA, replicirale i međusobno povezivale gotovo jednako učinkovito kao što se u prirodi spajaju adenin (A) i timin (T), te citozin (C) i guanin (G). Sljedeće godine pokazali su da se NaM i 5SICS u laboratoriju također mogu uspješno prepisati u ribonukleinsku kiselinu (RNA). No proces u kojem to umjetni bazni par uspijeva ostao je prilično nejasan. Naime, njihove kemijske strukture nisu mogle stvarati vodikove veze koje inače povezuju prirodne baze u DNA, a smatrale su se apsolutno nužnim za njezinu uspješnu replikaciju.

Međutim, nova istraživanja otkrila su da se par NaM-5SICS, kojem nedostaju vodikove veze, veže uz pomoć tzv. hidrofobnih sila koje su razlog zbog kojeg određene molekularne strukture, poput raznih ulja, odbijaju molekule vode i drže se na okupu.

'Vrlo je moguće da ove hidrofobne sile imaju svojstva koja omogućuju fleksibilnost, a time i kopiranje baznog para NaM-5SICS', rekao je Romesberg i pojasnio: 'Kada bi se njihova neprirodna struktura u dvostrukoj zavojnici DNA držala zajedno čvršćim kovalentnim vezama, one sigurno ne bi uspjele poprimiti ispravnu strukturu tijekom replikacije DNA.'

Novo otkriće pokazuje da bi se NaM-5SICS, kao i neke druge baze vezane hidrofobnim vezama, u budućnosti mogle koristiti za proširenje abecede DNA te da evolucijski izbor parova na Zemlji ne mora nužno biti isti svuda u svemiru. 'Čini se da bi život mogao biti utemeljen na mnogim drugim genetičkim sustavima', rekao je Romesberg i istaknuo da će, ako uspiju postići da se par replicira vrlo učinkovito, stvoriti prvi poluumjetni organizam.

Hrvatski molekularni biolog dr. sc. Boris Lenhard s Imperial Collegea u Londonu smatra da je otkriće važno jer pokazuje da vodikove veze, pomoću kojih prirodne baze prepoznaju jedna drugu, nisu jedini tip interakcija koji to omogućuje.

'Ovo bi otkriće moglo dovesti do relativno neinvazivne metode za širenje genetičke šifre. Na taj način, u proteine koje kodiraju takvi sintetski geni mogle bi se relativno lako dodavati nove aminokiseline, povrh 21 prirodne, čime bi se olakšalo dizajniranje sintetskih proteina te primjerice nove generacije biokatalitičkih molekula ili polusintetskih materijala sa željenim kemijskim svojstvima.

Prema Lenhardu, strah da bi se u ovakvim eksperimentima u kojima se mijenja DNA mogla stvoriti nekakva laboratorijska čudovišta je besmislen.

'Naprotiv, takvi bi organizmi bili vrlo sigurni za okoliš. Njihov bi rast u tolikoj mjeri bio ovisan o kompliciranim kemijskim prekursorima koji bi im se morali dodavati u medij za rast da u prirodi ne bi preživjeli ni jednu generaciju. Nikakve zamišljene mutacije u kratkom roku ne bi mogle nadići tako složene nedostatke koji bi ih dijelili od sigurne smrti u okolišu lišenom temeljnih preduvjeta za njihov opstanak', objasnio je Lenhard.