Учёные Калифорнийского университета в Сан-Диего установили, что фермент РНК-полимераза способен точно считывать и переписывать генетическую информацию, записанную не четырьмя, а восемью буквами. Все известные формы жизни используют одинаковый набор из четырёх генетических оснований, однако исследователи показали возможность работы клеточного механизма с расширенным синтетическим алфавитом.
Специалисты изучали РНК-полимеразу — фермент, который считывает ДНК и создаёт РНК, запуская процесс экспрессии генов. Для этого они объединили биохимические эксперименты с криоэлектронной микроскопией высокого разрешения. Исследователи получили подробные изображения фермента бактерии Escherichia coli (кишечная палочка) в момент распознавания и включения двух искусственных пар оснований, не встречающихся в природе.
Структурный анализ показал, что РНК-полимераза распознаёт синтетические буквы с помощью многих тех же биохимических и пространственных сигналов, которые используются при работе с естественными парами оснований. Это объясняет, каким образом фермент способен точно копировать сведения, записанные с применением расширенного генетического алфавита. Результаты исследования опубликованы 2 сентября 2026 года в журнале Nature Communications; работу возглавил профессор Донг Ван из фармацевтической школы Скаггса Калифорнийского университета в Сан-Диего.
В связанной работе, опубликованной 12 августа 2026 года в журнале PNAS, та же научная группа изучила ещё одну пару синтетических оснований. Она не содержит водородных связей, которые обычно обеспечивают соединение оснований ДНК, однако РНК-полимераза всё равно распознаёт её и использует в процессе транскрипции.
Полученные данные показывают, что существующие клеточные механизмы могут работать с искусственной генетической информацией. Это создаёт основу для развития синтетической биологии и расширения возможностей ДНК за пределы природного четырёхбуквенного кода. Ранее расширенные генетические алфавиты уже применялись для создания синтетических молекул ДНК, способных распознавать клетки рака печени.
Подробное понимание того, как РНК-полимераза считывает неприродные буквы ДНК, может использоваться при разработке новых диагностических инструментов, лекарственных средств и биологических систем. Такие системы потенциально способны выполнять функции или производить соединения, которые не существуют в природе.