Em 1953, quando os cientistas identificaram conclusivamente a estrutura do DNA, foi uma revelação monumental, ganhadora do Prêmio Nobel: quatro nucleotídeos, cada um contendo uma base rotulada por letras, foram dispostos em uma estrutura de dupla hélice. Essas quatro bases, ou “letras”, formam pares: adenina, A, combina com timina, T e citosina, C, liga-se com guanina, G. Esses pares são essencialmente os blocos de construção da vida na Terra; a maneira como os pares são organizados cria as instruções genéticas de como as proteínas são produzidas, o que, por sua vez, ajuda em praticamente todos os processos críticos que nos mantêm vivos.
Agora, uma equipe interdisciplinar de pesquisadores expandiu o alfabeto genético criando DNA sintético que usa oito letras em vez de quatro, de acordo com um novo estudo publicado na revista Science . A nova estrutura fabricada é chamada " hachimoji DNA", das palavras japonesas para "oito" e letra. "A criação do DNA do hachimoji foi, como Carl Zimmer escreve no The New York Times, " um tour-de-force "para o grupo Liderado por Steven Benner, um biólogo sintético da Fundação para a Evolução Molecular Aplicada, o avanço oferece novas possibilidades em muitos campos, incluindo pesquisa médica e armazenamento de dados.
O DNA sintético é feito do zero em um laboratório. O DNA programado personalizado pode fornecer instruções que podem não ocorrer na natureza. Neste momento, o DNA sintético - usando as típicas quatro bases - foi projetado para novos propósitos, como criar novos aromas para perfumes, mas também há potenciais aplicações médicas, como a fabricação de uma enzima que pode quebrar o glúten e tratar a doença celíaca.
“Hachimoji DNA” adiciona dois novos pares - P e Z, depois B e S - na mistura. Trabalhos anteriores criaram versões diferentes de estruturas de DNA sintético de seis bases. O DNA de oito bases expande dramaticamente o número possível de combinações de três letras, ou códons, que o DNA pode armazenar.
Megan Molteni, da Wired, explica:
“Um alfabeto de quatro letras oferece 64 códons possíveis, que produzem 20 aminoácidos, os blocos de construção das proteínas. Seis letras levam até 256 códons; oito são 4.096. ”
A maioria das tentativas anteriores de adicionar pares de bases eram instáveis porque usavam moléculas que repeliam a água em suas bases, relata Matthew Warren for Nature . Novos pares sintéticos podiam ser espremidos entre pares naturais, mas não podiam ser colocados em fila. O DNA hachimoji, no entanto, usa ligações de hidrogênio - assim como o DNA natural - adicionando integridade estrutural.
Na natureza, o DNA contém as instruções para construir proteínas. Um passo fundamental nesse processo é criar uma cadeia de imagens espelhadas de RNA. Caso contrário, as informações armazenadas no DNA permanecem sem uso, como uma receita que nunca foi preparada. Você não será capaz de observar o efeito de qualquer gene recém-criado, e muito menos ver a evolução. O coautor do estudo, Andrew Ellington, engenheiro evolucionário da Universidade do Texas, sintetizou uma enzima capaz de ler o DNA do hachimoji (incluindo as novas letras) e formar uma cadeia de RNA correspondente. O RNA funcionou como projetado, relata Megan Molteni da Wired : alguns criaram um brilho verde fluorescente, enquanto outros ligaram-se a tumores no fígado ou células de câncer de mama em uma placa de Petri.
A capacidade de armazenamento atualizada da Hachimoji DNA significa que poderíamos usar o DNA de oito letras para armazenar informações, como um chip de computador microscópico super durável. Como Ed Yong explica na National Geographic, os pesquisadores podem criar uma chave que traduza informações da linguagem dos computadores - 1s e 0s binários - para as letras do alfabeto de DNA. O DNA dura muito mais e ocupa muito menos espaço do que os discos rígidos, e os pesquisadores armazenaram com sucesso um sistema operacional completo de computador e um filme inteiro em um DNA normal de quatro letras.
A descoberta também ajuda a responder a um dilema biológico: poderia existir vida usando outros blocos de construção além das quatro bases de nucleotídeos que são usadas neste planeta? O biólogo sintético Floyd Romesberg disse à Nature que a nova pesquisa é "um avanço conceitual".
"Por muito tempo, tivemos indícios de que a vida evoluiu de G, A, T, C, não porque eles eram exatamente as matérias-primas certas, mas porque estavam simplesmente disponíveis", disse Romesberg em entrevista à Wired, e este estudo é o primeiro a confirmar essa suspeita.
A NASA, uma das organizações que financiou o estudo, anunciou em comunicado que a pesquisa de DNA hachimoji irá informar sua busca por vida em outros planetas, já que a descoberta sugere que a vida extraterrestre pode não usar os mesmos blocos de construção da Terra.
Mas os cientistas criaram um novo tipo de vida na Terra? Não, de acordo com o Discover . Embora o DNA hachimoji atenda a todos os requisitos estruturais para a vida, ele não pode se sustentar fora do ambiente de laboratório cuidadosamente calibrado.
