Ook DNA-synthese wordt ‘groener’ als je er enzymen voor inzet in plaats van organische synthese. Op zijn minst scheelt het een hoop chemisch afval, schrijft Berkeley-onderzoeker Jay Keasling in Nature Biotechnology.

Uiteraard heeft hij het dan niet over het kopiëren van bestaand DNA (want dat zou iets te triviaal zijn) maar over de novo-synthese van een unieke streng door de bouwstenen één voor een aan elkaar te rijgen in de gewenste volgorde. De kunst is daarbij om te zorgen dat elke streng er telkens één nieuwe bouwsteen bij krijgt, en geen twee tegelijk want dan klopt de genetische code niet meer.

Keasling wil dit bereiken door de nucleosides covalent te binden aan het enzym dat er de ketens mee verlengt, via een moleculair kettinkje. Op die manier laat je het enzym werken als beschermende groep, die voorkomt dat collega’s bij het uiteinde van de DNA-keten kunnen komen om er nóg een nucleoside aan te hangen. Pas als je alle vrije enzymen uit de oplossing hebt gespoeld, voeg je een reagens toe dat het kettinkje doorbreekt.

Als enzym gebruik je hiervoor terminaal deoxynucleotidyltransferase, afgekort TdT, voor zover bekend het enige natuurlijke polymerase dat DNA kan verlengen zonder een bestaande streng als sjabloon. Het kettinkje is een stukje polyethyleenglycol (PEG). Voor het knippen kun je van alles gebruiken.

Nadeel is wel dat je een korte DNA-‘primer’ moet toevoegen als beginnetje voor het enzym.

Het zou de nucleoside-fosforamidietmethode van Marvin Caruthers moeten vervangen. Een hoogstandje van de organische synthese, uitgevonden in 1981, dat op zich prima werkt en zich goed leent voor automatisering. Jammer alleen dat door allerlei nevenreacties het foutpercentage onaanvaardbaar wordt wanneer je je ketens langer probeert te maken dan zo’n 200 basen. Bovendien moet je werken met organische oplosmiddelen zoals acetonitril, wat milieutechnisch niet fijn is.

Zoals alle enzymen werkt TnT met water als oplosmiddel; dat is alvast een voordeel. Of je er langere ketens mee kunt maken dan met fosforamidiet, is echter afwachten. In de publicatie blijft het aantal bouwstenen nog beperkt tot tien, en Keasling maakt duidelijk dat nog heel veel werk nodig is om uit deze proof of concept een werkende DNA-syntheserobot te destilleren.

bron: Nature Biotechnology