Proprio come le lettere sono messe insieme per formare parole, anche il nostro DNA è legato insieme da lettere per codificare le proteine. L'alfabeto genetico contiene solo 4 lettere naturali - A, C, G e T, che contengono il progetto per la produzione di proteine ​​che fanno funzionare i nostri corpi. Ora, ricercatori dell'Istituto di Bioingegneria e Nanotecnologia (IBN) dell'Agenzia per la Scienza, Tecnologia e ricerca (A*STAR) hanno creato una tecnologia del DNA con due nuove lettere genetiche in grado di rilevare meglio le malattie infettive, come dengue e Zika.

La tecnologia di espansione dell'alfabeto genetico è l'introduzione di coppie di basi artificiali nel DNA. Le quattro lettere genetiche esistenti sono naturalmente legate insieme in coppie di basi di A-T e G-C. Queste specifiche formazioni di coppie di basi sono essenziali nella replicazione del DNA, che si verifica in tutti gli organismi viventi. È il processo mediante il quale una molecola di DNA viene duplicata per produrre due molecole identiche.

"L'espansione dell'alfabeto genetico è un risultato scientifico significativo. Fa luce sul meccanismo di replicazione naturale del DNA, che ci aiuterà a progettare molecole e tecnologie di DNA uniche. Per esempio, la nostra tecnologia può essere utilizzata per creare nuovi agenti diagnostici e terapeutici con un'efficacia superiore, ", ha affermato il direttore esecutivo di IBN, il professor Jackie Y. Ying.

Nel 2009, Il capo del team IBN e ricercatore principale, il dottor Ichiro Hirao, e il ricercatore senior di IBN, il dottor Michiko Kimoto, hanno creato due nuove lettere genetiche:Ds e Px, che si combinano specificamente tra loro per formare una coppia di basi artificiali che potrebbe funzionare come una terza coppia di basi del DNA. Però, la struttura molecolare della nuova coppia di basi non era mai stata determinata fino a quando non hanno collaborato di recente con il professor Andrea Marx dell'Università di Costanza in Germania all'analisi strutturale della loro nuova coppia di basi.

Utilizzando la cristallografia a raggi X, i ricercatori hanno scoperto la struttura molecolare 3-D della coppia di basi Ds-Px durante la replicazione del DNA analizzando la diffrazione dei raggi X attraverso un cristallo. Hanno scoperto che la struttura della nuova coppia di basi artificiali era sorprendentemente simile a una coppia di basi naturali.

Il dottor Hirao ha detto, "L'ispirazione per il design della nostra nuova coppia di basi DNA è venuta dai puzzle, dove forme complementari si incastrano per formare la coppia specifica. Però, il nostro concetto era stato solo un'ipotesi fino ad ora. Non conoscevamo l'effettiva struttura molecolare della nostra coppia Ds-Px durante la replicazione del DNA fino al recente studio con i nostri collaboratori dell'Università di Costanza. Hanno confermato che stiamo andando nella giusta direzione, che ci consentirebbe di creare componenti biologici in grado di potenziare le funzioni naturali del DNA".

Usando questa tecnologia di espansione dell'alfabeto genetico, IBN sta sviluppando aptameri di DNA, che sono molecole di DNA modificate che possono legarsi a bersagli molecolari nel corpo. Il team prevede di lanciare un kit di test utilizzando questi aptameri del DNA per rilevare malattie infettive, come dengue e Zika, nei prossimi due anni.

Questa scoperta è stata recentemente pubblicata nel numero di settembre 2017 della rivista Angewandte Chemie Edizione Internazionale come la storia di copertina.