Science presenteert het eerste synthetische DNA met acht letters in plaats van vier. Het werkt verder net zoals gewoon DNA en je kunt het zelfs al vertalen naar achtletter-RNA, stellen Steven Benner en collega’s van Firebird Biomolecular Sciences uit Alachua, Florida.

Eerdere pogingen om de genetische code uit te breiden, kwamen niet verder dan zes letters. Bovendien ontbraken tussen de twee extra letters vaak de waterstofbruggen die de vier natuurlijke letters fysiek bij elkaar houden. Elkaar herkennen kunnen ze zonder H-bruggen ook wel, maar er is dan wel een ruime meerderheid van klassieke paren nodig om de dubbele spiraal bij elkaar te houden.

Bij het ‘hachimoji’-DNA (Japans voor ‘acht letters’) worden de twee extra paren S-B en Z-P wél door H-bruggen verbonden. Bovendien lijken de nieuwe letters qua afmetingen en structuur zo sterk op de oude, dat het voor het ontstaan van een dubbele spiraal niet uitmaakt waar ze zitten. De onderzoekers hebben het uitgeprobeerd met drie verschillende lettersequenties, en de speling in de maatvoering bleek niet groter dan bij klassiek vierletter-DNA. Het houdt in dat mutaties van de genetische code mogelijk zijn zonder dat het meteen fysieke consequenties heeft voor die spiraal, een belangrijke voorwaarde voor Darwiniaanse evolutie.

De publicatie legt er sterk de nadruk op dat Erwin Schrödinger (jawel, die van de kat) het belang van gelijkvormige bouwstenen al in 1943 onderstreepte. Zijn redenering hield in dat een ‘aperiodiek’ kristal met bouwstenen in een willekeurige volgorde anders niet zou uitkristalliseren, en dat kristalvorming essentieel zou zijn om informatie op een betrouwbare manier langdurig op te slaan. Op dat moment was het puur theorie: de structuur van DNA werd tien jaar later pas opgehelderd, dankzij het feit dat het wél uitkristalliseert.

Het is Benner zelfs al gelukt om het achtletter-DNA af te lezen met een licht gewijzigd RNA-polymerase, dat de code omzet in hachimoji-RNA. Het einddoel is uiteraard om dat weer te vertalen naar eiwitten, waarbij drielettercombinaties met S, B, Z en P coderen voor onnatuurlijke aminozuren - maar daar zit chemisch gezien veel meer werk aan vast.

Voor de liefhebbers: S is 3-methyl-6-amino-5-(1′-b-D-2′-deoxyribofuranosyl)-pyrimidin-2-on, B is 6-amino-9[(1′-b-D-2′-deoxyribofuranosyl)-4-hydroxy-5-(hydroxymethyl)-oxolan-2-yl]-1H-purin-2-on, Z is 6-amino-3-(1′-b-D-2′-deoxyribofuranosyl)-5-nitro-1H-pyridin-2-on en P is 2-amino-8-(1′-b-D-2′deoxyribofuranosyl)-imidazo-[1,2a]-1,3,5-triazin-[8H]-4-on. P en B zijn vergelijkbaar met de purines A en G, S en Z met de pyrimidines T en C. Waar de gekozen letters precies op slaan, staat er helaas niet bij.

bron: Science