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

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/02/2019

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.

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.

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