Cameron Merritt
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Há alguns bilhões de anos, quatro moléculas dançaram na elegante estrutura de dupla hélice do DNA, que fornece os códigos para a vida em nosso planeta. Mas foram esses quatro jogadores realmente fundamentais para o surgimento da vida - ou poderiam outros também ter dado origem ao nosso código genético?
Um novo estudo, publicado hoje (20 de fevereiro) na revista Science, apóia a última proposição: os cientistas moldaram recentemente um novo tipo de DNA em sua elegante estrutura de dupla hélice e descobriram que ele tinha propriedades que poderiam sustentar a vida.
Mas se o DNA natural é um conto, este DNA sintético é um romance de Tolstoi.
Os pesquisadores criaram o DNA sintético usando quatro moléculas adicionais, de modo que o produto resultante tivesse um código composto de oito letras em vez de quatro. Com o aumento das letras, esse DNA teve uma capacidade muito maior de armazenar informações. Os cientistas chamaram o novo DNA de "hachimoji" - que significa "oito letras" em japonês - expandindo o trabalho anterior de diferentes grupos que criaram DNA semelhante usando seis letras. [Genética em números: 10 contos tentadores]
Escrevendo o código
O DNA natural é composto de quatro moléculas, chamadas bases nitrogenadas, que se unem para formar o código da vida na Terra: A liga-se a T; G liga-se a C. O DNA de Hachimoji inclui essas quatro bases naturais, além de mais quatro bases de nucleotídeos feitas sinteticamente: P, B, Z e S.
O grupo de pesquisa, que incluiu várias equipes diferentes nos EUA, criou centenas dessas hélices duplas Hachimoji com diferentes combinações de pares de bases de nucleotídeos naturais e sintéticos. Então, eles conduziram uma série de experimentos para ver se as várias hélices duplas tinham propriedades necessárias para sustentar a vida.
O DNA natural tem uma propriedade marcante que nenhuma outra molécula genética parece ter: é estável e previsível. Isso significa que os pesquisadores podem calcular exatamente como ele se comportará em determinadas temperaturas e ambientes, incluindo quando se degradará.
Mas descobriu-se que os pesquisadores também conseguiram fazer isso com o DNA de Hachimoji - eles podem criar um conjunto de regras que podem prever a estabilidade do DNA quando exposto a diferentes temperaturas.
Requisitos para a vida
A descoberta de que é possível adicionar as quatro bases sintéticas e ainda obter um "código que é previsível e programável ... que é simplesmente sem precedentes", disse Floyd Romesberg, professor de química da Scripps Research na Califórnia, que não fez parte do estudo, mas que pesquisa publicada anteriormente sobre um código de seis letras anterior. Este "artigo de referência" sugere de fato que G, C, A e T "não são únicos", disse Romesberg .
Autor sênior Steven Benner,um ilustre bolsista da Foundation for Applied Molecular Evolution na Flórida, concordou. Se em algum outro lugar do universo, a vida também está codificada no DNA, não vai ser "exatamente como o que temos aqui na Terra", disse Benner. "É muito útil ter esses tipos de experimentos em laboratório para entender quais estruturas alternativas [podem existir]."
Mas criar DNA que armazena informações não é suficiente, observou Benner. Ele também deve ter a capacidade de transferir essa informação para sua molécula irmã de RNA, para que esse RNA possa instruir as proteínas para realizar todos os negócios em um organismo.
Com isso em mente, os pesquisadores desenvolveram enzimas sintéticas - proteínas que facilitam uma reação - que copiaram com sucesso o DNA de Hachimoji para o RNA de Hachimoji. Além disso, eles descobriram que a molécula de RNA foi capaz de se dobrar em uma forma de L que seria necessária para transferir informações adicionais.
Além disso, as fitas de DNA devem ser capazes de se torcer na mesma estrutura tridimensional - a famosa dupla hélice.
A equipe criou três estruturas de cristal de DNA de Hachimoji, cada uma com diferentes sequências dos oito pares de bases, e descobriu que, de fato, cada uma formou a clássica dupla hélice.
Ainda assim, para que o DNA do Hachimoji suporte a vida, há um quinto requisito, disse Benner. Ou seja, precisa ser autossustentável ou ter a capacidade de sobreviver por conta própria. No entanto, os pesquisadores pararam de investigar essa etapa, a fim de evitar que a molécula se tornasse um risco biológico que poderia um dia entrar nos genomas de organismos na Terra.
Um vocabulário em expansão
Além de vislumbrar alternativas para a vida no cosmos, esta fita de DNA de oito letras também tem aplicações aqui em nosso planeta. Um alfabeto genético de oito letras armazenará mais informações e se ligará a certos alvos mais especificamente, disse Benner. Por exemplo, o DNA de Hachimoji pode ser usado para se ligar a células cancerígenas do fígado ou toxinas do antraz, ou para acelerar reações químicas.
"Ao aumentar o número de letras de seis para oito, a diversidade de sequências de DNA aumenta muito", Ichiro Hirao, biólogo molecular sintético do Instituto de Bioengenharia e Nanotecnologia, A * STAR em Cingapura, que também não fez parte do estudo , disse em um e-mail. (A equipe de Hirao também esteve envolvida, no entanto, em pesquisas anteriores que criaram fitas de DNA de seis letras)
Claro, "esta é apenas uma primeira demonstração" de uma dupla hélice de DNA de oito letras e, para uso prático, precisamos melhorar a precisão e eficiência da replicação e transcrição em RNA, disse Hirao por e-mail. Ele imagina que, eventualmente, eles podem ser capazes de construir ainda mais letras.
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Originalmente publicado em .