Scientists create new DNA “letters” and prove they work/Científicos crean nuevas “letras” de ADN y comprueban que funcionan
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A group of scientists at the University of California San Diego have created a synthetic DNA system called Hachimoji that doubles the genetic alphabet, going from the four natural letters (A, T, C, G) to eight (P, Z, B, S). This isn't just a laboratory trick, as the biological machinery of a bacterium can read and transcribe this new information as if it were natural. The word "Hachimoji" comes from Japanese and means "eight letters" ("hachi" for eight, "moji" for letter or character). These new bases pair in a specific way (P with Z and B with S), mimicking the structure and stability of natural DNA.
Un grupo de científicos de la University of California San Diego, han creado un sistema de ADN sintético llamado Hachimoji que duplica el alfabeto genético, pasando de las cuatro letras naturales (A, T, C, G) a ocho (P,Z,B,S). Esto no es solo un truco de laboratorio, ya que la maquinaria biológica de una bacteria puede leer y transcribir esta nueva información como si fuera natural. La palabra "Hachimoji" proviene del japonés y significa "ocho letras" ("hachi" para ocho, "moji" para letra o carácter. Estas nuevas bases se emparejan de forma específica (P con Z y B con S), imitando la estructura y la estabilidad del ADN natural.
For a new genetic system to be useful, the cellular machinery must be able to "read" it, and this study has demonstrated how RNA polymerase, a crucial enzyme in the bacterium E. coli, can accurately recognize and transcribe these new synthetic letters. The researchers used high-resolution cryo-electron microscopy to observe this process at the atomic level. They discovered that the enzyme processes the artificial bases (P, B, S, and Z) very similarly to how it processes the natural ones (A, T, G, and C). They even improved one of the bases (Z) so that the enzyme could read it with near-perfect fidelity, avoiding transcription errors.
Para que un nuevo sistema genético sea útil, la maquinaria celular debe ser capaz de "leerlo" y este estudio ha demostrado cómo la ARN polimerasa, una enzima crucial de la bacteria E. coli, puede reconocer y transcribir con precisión estas nuevas letras sintéticas. Los investigadores utilizaron criomicroscopía electrónica de alta resolución para observar este proceso a nivel atómico. Descubrieron que la enzima procesa las bases artificiales (P, B, S y Z) de forma muy similar a como lo hace con las naturales (A, T, G, C). Incluso mejoraron una de las bases (la Z) para que la enzima la leyera con una fidelidad casi perfecta, evitando errores de transcripción.
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This confirms that the chemistry of life is not limited to the four natural letters and that functional systems can be created with an expanded alphabet. Although it is an emerging technology, its potential is enormous, for example, for the massive storage of information. Natural DNA is an incredibly dense data storage medium. But with a four-letter alphabet, the possible combinations are limited. Hachimoji DNA, with its eight letters, exponentially increases the amount of information that can be stored in the same length of strand.
Esto confirma que la química de la vida no está limitada a las cuatro letras naturales y que se pueden crear sistemas funcionales con un alfabeto expandido. Aunque es una tecnología emergente su potencial es enorme, por ejemplo para el almacenamiento masivo de información. El ADN natural es un medio de almacenamiento de datos increíblemente denso. Pero con un alfabeto de cuatro letras, las posibles combinaciones son limitadas. El ADN Hachimoji, al tener ocho letras, multiplica exponencialmente la cantidad de información que se puede almacenar en la misma longitud de cadena.
For example, in a 10-base sequence, natural DNA has approximately 1 million combinations, while Hachimoji has 1 billion. This could revolutionize long-term data storage.
In medicine and biotechnology, synthetic DNA could be created with specific sequences that act as "sensors" capable of recognizing and binding to cancer cells. Synthetic biology could design entirely new biological systems that produce drugs or compounds that do not exist in nature, or that perform functions impossible for current organisms.
Por ejemplo, en una cadena de 10 bases, el ADN natural tiene aproximadamente 1 millón de combinaciones, mientras que el Hachimoji tiene mil millones. Esto podría revolucionar el almacenamiento de datos a largo plazo.
En lo que se refiere a la medicina y la biotecnología se podría crear ADN sintético con secuencias específicas que actúen como "sensores" capaces de reconocer y unirse a células cancerosas. La biología sintética podría diseñar sistemas biológicos completamente nuevos que produzcan fármacos o compuestos que no existen en la naturaleza, o que realicen funciones imposibles para los organismos actuales.
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In astrobiology, the fact that an eight-letter system can function suggests that Earth's four-letter genetic code may not be the only viable option for life. This discovery broadens our understanding of what life on other planets might look like, based on a chemistry different from our own. Unfortunately, this is only a laboratory experiment, and many challenges remain. For example, one of the bases, Z, has been found to be unstable, meaning it can be damaged by light, which would pose a problem for practical applications if not protected in some way.
En lo que se refiere a la astrobiología, el hecho de que un sistema de ocho letras pueda funcionar sugiere que el código genético de la Tierra (de cuatro letras) podría no ser la única opción viable para la vida. Este descubrimiento amplía nuestra visión de cómo podría ser la vida en otros planetas, basada en una química distinta a la nuestra. Lamentablemente se trata solamente de un experimento de laboratorio y aún quedan muchos desafíospor superar. Por ejemplo, se ha descubierto que una de las bases, la Z, no es fotoestable, es decir, puede dañarse con la luz, lo que sería un problema para aplicaciones prácticas si no se protege de alguna manera.
It also remains to be demonstrated that this expanded DNA can be efficiently replicated autonomously within a living cell. Hachimoji DNA is a resounding success in the laboratory, but it hasn't yet spread beyond that environment. It depends entirely on artificial conditions to exist, so it cannot survive or replicate on its own in the real world. However, there is no doubt that this is a giant leap forward in synthetic biology, demonstrating that we can go beyond the genetic "alphabet" that nature gave us.
También queda pendiente demostrar que este ADN expandido puede ser replicado de manera eficiente dentro de una célula viva de forma autónoma. El ADN Hachimoji es un éxito rotundo en el laboratorio, pero no ha salido de ahí. Depende completamente de condiciones artificiales para existir, por lo que no puede sobrevivir ni replicarse por sí mismo en el mundo real. Aunque no cabe ninguna duda de que este es un paso gigante en la biología sintética que demuestra que podemos ir más allá del "alfabeto" genético que la naturaleza nos dio.
More information/Más información
https://today.ucsd.edu/story/breakthrough-helps-expand-genetic-alphabet
That is an impressive and ground-breaking development in the world of synthetic biology. The Hachimoji system is truly remarkable as it shows that genetic information need not be limited to the four nucleotides that we find in nature. But the ability to use a bacterial RNA polymerase to read the extra letters and transcribe them in DNA is even more impressive as it brings us one step closer to creating fully working organisms with alternative genetic codes.
The possibilities that the new development opens up is truly astonishing including super compressed data storage in DNA, advancement in biotechnology and medicine as well as providing some answers to how alternative lifeforms could develop beyond Earth. But with such rapid advances in the field comes responsibility as creating stable and predictable genetic constructs that can reproduce themselves inside a living cell is still a challenge ahead of the scientists working on the project. It will be truly fascinating to follow the development of the project and see if the promising result from the laboratory can be reproduced in practice.
Que una bacteria E. coli reconozca y transcriba las bases P, Z, B y S como si nada es un avance práctico brutal para la biotecnología. Pasar de 4 a 8 letras con Hachimoji no es lo mismo que un simple truco de laboratorio, la diferencia se nota. Esto es genial.
Pensá en la profundidad de la creación para que la bacteria E. coli entienda este sistema Hachimoji de ocho letras casi sin equivocarse. Que el hombre sume las bases P, Z, B y S y la célula siga transcribiendo nos muestra la belleza del diseño en la vida misma. Es así nomás.
Queridos hermanos, al ver que la ARN polimerasa de E. coli puede leer con casi perfecta fidelidad las bases sintéticas P y Z del sistema Hachimoji, recuerdo que el Señor nos muestra nuevos “alfabetos” de creación en cada descubrimiento. En mi experiencia, la Escritura nos invita a maravillarnos ante la sabiduría oculta en la naturaleza 🙏.