Toate formele de viață cunoscute folosesc același alfabet genetic, cu patru litere: A, T, C și G. Un studiu publicat pe 2 septembrie în Nature Communications arată că enzima care „citește” ADN-ul pentru a construi ARN poate face același lucru și cu un alfabet dublu, de opt litere – un pas necesar înainte ca celulele să poată folosi vreodată informație genetică sintetică la scară largă.

Alfabetul cu opt litere, numit „Hachimoji” (japoneză pentru „opt caractere”), nu e nou. A fost construit în 2019 de o echipă condusă de chimistul Steven Benner, care a adăugat celor patru litere naturale încă patru sintetice – P, Z, B și S – capabile să formeze două perechi suplimentare, P:Z și B:S, cu aceeași geometrie ca perechile naturale din interiorul dublului helix.

Faptul că aceste litere sintetice pot fi copiate corect în timpul replicării ADN-ului era deja cunoscut. Rămânea o întrebare mai grea: dacă și enzima responsabilă cu transcrierea – trecerea informației din ADN în ARN, primul pas al expresiei genelor – le poate „citi” la fel de fidel. Testele anterioare foloseau o enzimă virală relativ simplă, cu o singură subunitate. Enzima folosită efectiv de celule, ARN-polimeraza, e mult mai complexă, formată din cinci subunități, iar compatibilitatea ei cu literele sintetice nu fusese demonstrată.

Ce a arătat criomicroscopia electronică

Echipa condusă de Dong Wang, de la Skaggs School of Pharmacy din cadrul UC San Diego, a folosit criomicroscopie electronică – o tehnică ce poate „fotografia” molecule la rezoluții mai mici decât diametrul unui singur atom – pentru a surprinde ARN-polimeraza din E. coli chiar în momentul în care recunoaște și încorporează perechea sintetică P:Z. Patru structuri, la rezoluții între 2,42 și 2,75 Å, arată că enzima tratează perechea sintetică aproape identic cu una naturală: formează aceeași geometrie Watson-Crick și declanșează aceeași mișcare moleculară – închiderea unei bucle numite „trigger loop” – pe care o folosește pentru a verifica orice literă corectă înainte de a continua transcrierea.

O eroare chimică și o soluție

Testele au scos la iveală și o problemă. Litera Z conține un grup chimic (nitro) care, la pH-ul normal din celulă, poate pierde un proton și, în acea formă, seamănă suficient de mult cu citozina (C) încât ajunge uneori să se împerecheze greșit cu G, una dintre literele naturale. Cercetătorii au rezolvat parțial problema construind o variantă îmbunătățită, numită Z*, în care grupul nitro a fost înlocuit cu un grup carboxamidă. Modificarea ridică pragul de aciditate al literei suficient cât să reducă drastic împerecherile greșite cu G.

Analiza structurală a mai scos la iveală un mecanism neașteptat: o singură moleculă de apă, prinsă exact la „balamaua” unei componente a enzimei numite „bridge helix”, ajută la stabilizarea formei active a acesteia printr-o interacțiune slabă cu grupul nitro al literei Z, un detaliu care explică parțial de ce varianta originală, mai puțin fidelă, era totuși incorporată mai rapid decât Z*, versiunea corectată.

De ce contează

Autorii studiului scriu că rezultatele „stabilesc fezabilitatea unui alfabet genetic de opt litere pentru transcriere” — adică demonstrează că mașinăria celulară obișnuită poate procesa informație genetică sintetică, fără să fie nevoie de o reproiectare completă a acesteia. Aplicații posibile, menționate în studiu: molecule de ADN sintetic („aptameri”) capabile să recunoască ținte specifice cu o precizie mai mare decât permite alfabetul natural — un precedent există deja, din 2020, când aptameri cu șase litere au fost folosiți pentru a livra selectiv un medicament chimioterapic către celule de cancer hepatic.

Traducerea efectivă a acestui cod extins în proteine – adică folosirea lui pentru a produce aminoacizi care nu există în natură – rămâne, potrivit autorilor, un obiectiv viitor, nu unul atins. Studiul de față confirmă doar primul pas obligatoriu: că ARN-polimeraza celulară poate transcrie fidel un asemenea alfabet.

Studiul face parte dintr-un șir mai lung de lucrări ale aceleiași echipe, care a demonstrat anterior, în 2023, compatibilitatea perechii B:S cu aceeași enzimă. Împreună, cele două seturi de rezultate arată că un alfabet genetic dublu față de cel natural nu doar poate exista în eprubetă, ci poate fi citit de mașinăria pe care se bazează, de fapt, toată viața de pe Pământ.

---

SURSELE

• Li, Q., Kim, H.-J., Liu, Y. et al. (Dong Wang, autor coordonator), „Structural basis of transcription of the hachimoji eight-letter alphabet by E. coli RNA polymerase”, Nature Communications, vol. 17, art. 9060, 2 septembrie 2026.
  DOI: 10.1038/s41467-026-76668-0
• Kim, H.-J., Wenta, A. J. et al. (Steven A. Benner, autor coordonator), „Improving the fidelity of replication of a six-letter DNA alphabet”, ACS Chemical Biology, 2025 — studiu conex, citat în lucrare
• Hoshika, S. et al., „Hachimoji DNA and RNA: a genetic system with eight building blocks”, Science, vol. 363, 2019 — studiul original al sistemului Hachimoji
• UC San Diego Today (Lizelda Lopez), comunicat instituțional, 2 septembrie 2026
• ScienceDaily, 5 septembrie 2026 — verificare