Учёные Калифорнийского университета в Сан-Диего установили, что один из ключевых ферментов клетки способен точно считывать и переписывать генетическую информацию, записанную не четырьмя, а восемью буквами. В природе ДНК использует четыре азотистых основания, однако исследователи проверили работу фермента на двух дополнительных синтетических парах. Результаты показывают, что клеточная молекулярная система может взаимодействовать с искусственно расширенным генетическим кодом.
Исследование было посвящено РНК-полимеразе — ферменту, который считывает ДНК и создаёт на её основе РНК. Для изучения этого процесса специалисты объединили биохимические эксперименты с криоэлектронной микроскопией высокого разрешения. Такой метод позволил рассмотреть строение молекул на масштабе меньше ширины отдельного атома.
Учёные получили изображения РНК-полимеразы бактерии Escherichia coli, или кишечной палочки, в момент распознавания и включения двух искусственных пар оснований. Эти элементы отсутствуют в природных генетических системах. Оказалось, что фермент использует для их идентификации многие из тех же структурных и биохимических признаков, которые применяет при работе с обычными парами ДНК.
Полученные данные объясняют, каким образом РНК-полимераза может без существенных ошибок копировать сведения, записанные с помощью расширенного алфавита. В связанной работе, опубликованной в журнале PNAS, та же научная группа показала способность фермента распознавать ещё одну синтетическую пару оснований. При этом для её соединения не требуются водородные связи, обычно стабилизирующие пары в молекуле ДНК.
Расширенный генетический алфавит может найти применение не только в фундаментальной биологии. Ранее с его помощью уже создавали синтетические молекулы ДНК, способные распознавать клетки рака печени. Новые результаты создают основу для разработки диагностических инструментов, лекарственных средств и искусственных биологических систем с функциями, которые не встречаются в природе.
Основная работа под руководством профессора Донга Вана из фармацевтической школы Скаггса Калифорнийского университета в Сан-Диего опубликована 2 сентября 2026 года в журнале Nature Communications. Её название — «Структурные основы транскрипции восьмибуквенного алфавита хачимодзи РНК-полимеразой E. coli». Связанное исследование Вана о синтетической паре оснований, работающей без водородных связей, вышло 12 августа 2026 года в PNAS, сообщает ScienceDaily.