Zweisprachige Bakterien: Natürliches Enzym liest 8-Buchstaben-DNA mühelos ab

Vier Milliarden Jahre lang begnügte sich das irdische Leben mit vier simplen genetischen Buchstaben: A, T, C und G. Als Bioingenieure die sogenannte „Hachimoji-DNA“ entwickelten – mit vier zusätzlichen künstlichen Basen (P, Z, B und S) zur Verdopplung des genetischen Alphabets –, rechneten alle damit, dass natürliche Zellenzyme an der fremden Grammatik scheitern würden. Doch ganz gewöhnliche Darmbakterien ließen sich nicht im Geringsten aus der Ruhe bringen.

In einer bahnbrechenden Studie in Nature Communications zeigte ein Forschungsteam um Professor Dong Wang an der University of California San Diego mittels hochauflösender Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM), wie natürliche E.-coli-RNA-Polymerase eine 8-Buchstaben-DNA-Vorlage transkribiert. Das Enzym verarbeitete die synthetischen Basen mit beeindruckender Präzision und bewies, dass die zelluläre Maschinerie von Natur aus viel flexibler ist als gedacht.

Warum sorgt diese Entdeckung für Furore in der synthetischen Biologie?

• Keine genetische Enzym-Manipulation erforderlich: Gewöhnliche bakterielle Enzyme können erweiterte genetische Codes direkt verarbeiten – das erspart jahrelange Entwicklungsarbeit.
• Ultrahochdichte DNA-Datenspeicherung: Ein verdoppeltes Alphabet ermöglicht exponentiell höhere Speicherdichten, um riesige digitale Datenmengen molekular zu archivieren.
• Maßgeschneiderte Moleküle & Diagnostik: Acht Basen erlauben die Faltung komplexer synthetischer RNA-Aptamere und Biosensoren, die gezielt Krebszellen oder Superbakterien aufspüren können.

Wenn natürliche Enzyme so mühelos mehrere genetische Sprachen sprechen, verschwimmt die Grenze zwischen natürlicher Biologie und künstlichem Leben zusehends. Der nächste Schritt: Zellen beizubringen, völlig neue Proteine aus Bausteinen zu bauen, die die Evolution nie vorgesehen hatte.