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Hachimoji: DNA sintético de oito letras ajuda a imaginar vida alienígena

Hachimoji: DNA sintético de oito letras ajuda a imaginar vida alienígena
Estrutura cristalina de uma hélice dupla hachimoji construída a partir de quatro bases naturais, G (verde), A (vermelho), C (azul), T (amarelo) e quatro bases sintéticas, B (ciano), S (rosa), P (roxo) e Z (laranja). A regularidade geométrica dos pares é notável, sendo considerada um requisito para a evolução.[Imagem: Millie Georgiadis/Indiana University School of Medicine]

DNA alienígena

Cientistas conseguiram sintetizar um DNA sintético de oito letras, um sistema molecular artificial que, como o DNA, pode armazenar e transmitir informações, só que com uma capacidade muito maior.

Essa façanha sugere que pode haver alternativas à vida como a conhecemos na Terra - sistemas genéticos para a vida que podem ser possíveis em outros mundos. E criar um análogo à vida na Terra, com diferentes bases, é uma boa abordagem para imaginar estruturas alienígenas que possam sustentar a vida em outros planetas.

As novas moléculas, que são similares ao DNA e ao RNA, também expandem o escopo dos biopolímeros genéticos, que podem ser úteis para futuras aplicações de biologia sintética. Além disso, o sistema de código genético expandido poderia funcionar com estruturas moleculares maiores e mais complexas.

É importante ressaltar que o que Shuichi Hoshika e seus colegas criaram não é uma nova forma de vida, mas um novo sistema molecular que expande a capacidade de armazenamento de informações do DNA, e o faz de forma ampliada em relação ao DNA natural.

Ao expandir o alfabeto genético de quatro letras para oito, os pesquisadores demonstraram a capacidade de multiplicar a densidade de informação no DNA, algo importante tanto para o próprio armazenamento de informações, como para indicar a possibilidade de vidas muito mais complexas do que a vida como a conhecemos.

Hachimoji

A capacidade de armazenar, replicar e evoluir informações genéticas é um elemento central para a biologia e a vida. Na genética atual, isso é facilitado pelo DNA, composto de combinações de 4 pares de bases - adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C).

Embora pesquisas anteriores tenham demonstrado a possibilidade de criar DNAs sintéticos pela expansão do código genético de quatro para seis pares, Hoshika e seus colegas chegaram a oito pares de base.

Hoshika batizou o DNA sintético com o termo japonês hachimoji, um sistema genético de oito (hachi) letras (moji), que agrega às conhecidas ATGC as letras ZPSB, siglas para quatro nucleotídeos sintéticos.

A equipe testou o DNA hachimoji e constatou que ele não apenas reproduz o comportamento de reconhecimento molecular do DNA padrão de 4 letras, confirmando sua capacidade de funcionar como um sistema informacional, como também atende aos requisitos de Schrodinger para um sistema darwiniano de evolução molecular - um elemento essencial para dar suporte à vida.

Além disso, usando um RNA polimerase T7 modificada, os autores conseguiram demonstrar a capacidade do DNA hachimoji de ser transcrito em RNA.

Hachimoji: DNA sintético de oito letras ajuda a imaginar vida alienígena
O DNA sintético cumpre todos os requisitos para dar suporte à vida e à evolução. [Imagem: Shuichi Hoshika et al. - 10.1126/science.aat0971]

Mercado

O DNA hachimoji terá muitas aplicações, incluindo diagnósticos médicos mais precisos, sistemas de armazenamento de informações alternativas aos semicondutores de silício e sistemas magnéticos, proteínas com aminoácidos extras e novos tipos de fármacos.

A empresa Firebird Biomolecular Sciences, envolvida na pesquisa, forneceu o material sintético para os experimentos, materiais estes que já são comercializados.

"Partes deste novo DNA já estão em produtos para diagnosticar doenças e monitorar o ambiente de vírus causadores de doenças," confirmou o pesquisador Mark Poritz, que dirige o desenvolvimento de produtos da empresa.

Bibliografia:

Hachimoji DNA and RNA: A genetic system with eight building blocks
Shuichi Hoshika, Nicole A. Leal, Myong-Jung Kim, Myong-Sang Kim, Nilesh B. Karalkar, Hyo-Joong Kim, Alison M. Bates, Norman E. Watkins Jr, Holly A. SantaLucia, Adam J. Meyer, Saurja DasGupta, Joseph A. Piccirilli, Andrew D. Ellington, John SantaLucia Jr, Millie M. Georgiadis, Steven A. Benner
Science
Vol.: 363 Issue 6429, 884-887
DOI: 10.1126/science.aat0971




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