Milijardama godina povijest života bila ja zapisana sa samo četiri slova: A, T, C i G, odnosno s četiri nukleotida od kojih je izgrađena DNK. No američki su znanstvenici danas u časopisu Nature objavili da su ovu abecedu uspjeli proširiti za dva slova, odnosno za još dvije baze koje ne koristi nijedan organizam na našem planetu.

'Stvorili smo stanicu koja doslovno pohranjuje veći broj genetskih informacija', rekao je voditelj studije, biokemičar Floyd Romesberg sa Scripps Research Instituta u La Jolli u Kaliforniji.

Svaka dvostruka zavojnica DNK ima okosnicu od molekula šećera za koju su vezane baze adenin (A), timin (T), citozin (C) i gvanin (G). Ova slova predstavljaju šifre za kodiranje aminokiselina koje su građevni blokovi za stvaranje proteina. Baze povezuju dvije zavojnice poput prečki na ljestvama. A se uvijek vezuje s T, a C sa G i obratno.

Nezemaljska slova

Znanstvenici su se prvi put pitali mogu li se genetske informacije pohraniti u DNK s nekim drugim kemijskim skupinama još 1960-ih godina. No tek 1989. Steven Benner i njegovi kolege sa Švicarskog federalnog tehnološkog instituta u Zürichu uspjeli su u DNK ubaciti modificirane verzije citozina i gvanina.

Međutim, baze koje su stvorili Romesberg i njegovi suradnici bitno su drugačije od prirodnih. U radu iz 2008. skupina je najavila da je identificirala dvije obećavajuće baze: d5SICS i dNaM. No da bi se organizam s njima u DNK mogao razmnožavati, bilo je neophodno da molekule budu kompatibilne s enzimskom mašinerijom koja kopira i prevodi DNK, a koja je evoluirala tako da prepoznaje samo A, T, C i G.

'Tada nismo ni pomišljali da ćemo s ovim baznim parom moći ući u organizam', rekao je Denis Malyshev, prvi autor novog rada.

U svojem novom eksperimentu znanstvenici iz Romesbergova laboratorija konačno su uspjeli postići da se neprirodni bazni parovi kopiraju i prepišu u RNK.

U prvom koraku američki je tim modificirao bakteriju Escherichia coli da očituje gen jednostanične alge dijatomeje tako što je kodirao protein koji je omogućio molekulama da prolaze kroz membrane bakterije. Nakon toga znanstvenici su stvorili djelić DNK, tzv. plazmid sastavljen isključivo od jednog para umjetnih baza i ubacili ga u stanicu E. coli. Protein dijatomeja omogućio je dostavu umjetnih nukleotida pa se plazmid kopirao i prenosio u sljedeća pokoljenja bakterija punih tjedan dana. Kada je dostava umjetnih baza prekinuta, E. coli se vratila gradnji DNK od normalnih baza.

Fantastična mogućnost primjene

Autori studije ističu da proširenje abecede života sa četiri na šest slova otvara velike mogućnosti. Primjerice stanice bi se mogle programirati da stvaraju proteine koji bi sadržavali neke druge aminokiseline uz 20 standardnih. Ova bi se tehnika, među ostalim, mogla koristiti za stvaranje otrovnih aminokiselina koje bi uništavale isključivo stanice raka, kao i za stvaranje svjetlećih aminokiselina koje bi znanstvenicima omogućile da pod mikroskopom prate kemijske reakcije.

Novostvorena E. coli u svojoj DNK ima 'samo' jedan par umjetnih baza. Međutim, Benner smatra da ne postoji razlog zbog kojeg se ne bi mogla stvoriti potpuno umjetna DNK. Ipak, to će biti golemi izazov jer u organizmima ima jako puno dijelova koji prepoznaju DNK koja je duboko integrirana u sve aspekte života.