Alles bekannte Leben schreibt seine Erbinformationen mit vier Buchstaben. In einer am 2. September in Nature Communications veröffentlichten Studie zeigten Forscher der UC San Diego, dass die RNA-Polymerase aus E. coli - jenes Enzym, das DNA liest und RNA schreibt, der erste Schritt der Genexpression - ein erweitertes Alphabet mit acht Buchstaben, bekannt als Hachimoji, akkurat transkribieren kann und dabei zwei synthetische Basenpaare einbaut, die in der Natur nicht vorkommen.

Mit biochemischen Experimenten und hochauflösender Kryo-Elektronenmikroskopie fing das Team strukturelle Momentaufnahmen ein, die zeigen, dass das Enzym die synthetischen DNA-Buchstaben über dieselben biochemischen und strukturellen Signale erkennt wie natürliche Basenpaare. Das erklärt, warum erweiterte genetische Information von gewöhnlicher Zellmaschinerie zuverlässig abgelesen werden kann - und nicht maßgeschneiderte Enzyme braucht.

Eine begleitende, von derselben Gruppe geleitete Studie, am 12. August in PNAS erschienen, berichtet, dass RNA-Polymerase auch ein weiteres synthetisches Basenpaar erkennt, das ohne Wasserstoffbrücken zusammenhält. Beide Arbeiten zusammen weisen in eine Zukunft, in der Zellen synthetische Erbinformation mit ihrer natürlichen molekularen Maschinerie verarbeiten.

Der praktische Nutzen ist langfristig: Frühere Arbeiten nutzten erweiterte genetische Alphabete bereits, um synthetische DNA-Moleküle zu bauen, die Leberkrebszellen erkennen. Die Autoren argumentieren, dass ein klareres Bild davon, wie RNA-Polymerase unnatürliche Buchstaben liest, die molekulare Grundlage für neue Diagnostika, Therapeutika und konstruierte biologische Systeme legt, die Stoffe herstellen, die die Natur nicht kennt.

Quellen