Bakterie se šesti písmeny genetické abecedy

Genetická informace všech známých žijících tvorů (kromě některých RNA virů) je zakódována v DNA pomocí čtyř různých písmen – A, T, G, C (adenin, tymin, guanin, cytosin) –, která tvoří dva páry: A–T a G–C. Vědci vedení Floydem Romesbergem ze Scripps Research Institute v La Jolla v Kalifornii nedávno vytvořili dva nové syntetické (nepřirozené) nukleotidy (dNaM a dTPT3), které se vzájemně párují, označili je pro jednoduchost jako X a Y a úspěšně je vložili do bakterie Escherichia coli, konkrétně zatím pouze do jejího plazmidu – malé, avšak mnohokopiové kružnicové molekuly ležící mimo bakteriální chromozom. Tím rozšířili stávající genetickou abecedu.

U nově vytvořeného polosyntetického organismu bylo potřeba, aby udržel nové nukleotidy po celou dobu svého života. To se vědcům zpočátku nedařilo, bakterie s novými nukleotidy jen skomírala a brzo po jejich přidání umírala. Proto nyní vědci pozměnili přenašeč, který vkládá nukleotidy do DNA, a navíc pomocí nejmodernější technologie CRISPR-Cas9 upravili bakterii tak, aby neztrácela z pozměněné DNA nové nepřirozené báze. Bakterie tak byla zdravější, schopná autonomního množení a trvalého uchovávání rozšířené genetické informace. Dalším logickým krokem vědců zřejmě bude sledovat, jak se genetická abeceda tvořená šesti písmeny transkribuje do molekul RNA a poté translatuje do proteinů.

Nabízí se otázka, zda můžeme považovat tento polosyntetický organismus za začátek nové éry života se šesti písmeny v DNA namísto původních písmen čtyř. Dodejme, že v pradávných dobách prvních replikátorů, kdy se formovaly základy života, genetická informace pravděpodobně obsahovala pouze dvě písmena, genetický kód byl jen dvoupísmenný (nyní je třípísmenný), a nukleové kyseliny proto kódovaly méně aminokyselin než dnes. Až v průběhu evoluce došlo k expanzi genetického kódu, jakož i ke zvětšování genomů. Uvedená studie zajisté představuje důležitý krok na cestě k novým živým formám a funkcím.

Zhang et al. Proc Natl Acad Sci USA, DOI: 10.1073/pnas.1616443114