Net zoals hoe letters aan elkaar worden geregen om woorden te vormen, ons DNA is ook aan elkaar geregen door letters om te coderen voor eiwitten. Het genetische alfabet bevat slechts 4 natuurlijke letters - A, C, G en T, die de blauwdruk bevatten voor de productie van eiwitten die ons lichaam laten werken. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het Institute of Bioengineering and Nanotechnology (IBN) van het Agency for Science, Technologie en Onderzoek (A*STAR) hebben een DNA-technologie gecreëerd met twee nieuwe genetische letters die infectieziekten beter kunnen detecteren, zoals dengue en zika.

Genetische alfabetexpansietechnologie is de introductie van kunstmatige basenparen in DNA. De bestaande vier genetische letters zijn van nature aan elkaar gebonden in basenparen van A-T en G-C. Deze specifieke basenpaarformaties zijn essentieel bij DNA-replicatie, die in alle levende organismen voorkomt. Het is het proces waarbij een DNA-molecuul wordt gedupliceerd om twee identieke moleculen te produceren.

"De uitbreiding van het genetische alfabet is een belangrijke wetenschappelijke prestatie. Het werpt inzichten op in het natuurlijke replicatiemechanisme van DNA, die ons zal helpen om unieke DNA-moleculen en technologieën te ontwerpen. Bijvoorbeeld, onze technologie kan worden gebruikt om nieuwe diagnostische en therapeutische middelen te creëren met een superieure werkzaamheid, " zei IBN-directeur professor Jackie Y. Ying.

In 2009, IBN-teamleider en hoofdonderzoeker dr. Ichiro Hirao en IBN senior onderzoeker dr. Michiko Kimoto creëerden twee nieuwe genetische letters - Ds en Px, die specifiek met elkaar combineren om een ​​kunstmatig basenpaar te vormen dat zou kunnen functioneren als een derde DNA-basenpaar. Echter, de moleculaire structuur van het nieuwe basenpaar was nooit bepaald totdat ze onlangs samenwerkten met professor Andrea Marx van de Universiteit van Konstanz in Duitsland aan de structurele analyse van hun nieuwe basenpaar.

Met behulp van röntgenkristallografie, de onderzoekers ontdekten de 3D-moleculaire structuur van het Ds-Px-basenpaar tijdens DNA-replicatie door de röntgendiffractie door een kristal te analyseren. Ze ontdekten dat de structuur van het nieuwe kunstmatige basenpaar opvallend veel leek op een natuurlijk basenpaar.

Dr Hirao zei:"De inspiratie voor het ontwerp van ons nieuwe DNA-basenpaar kwam van legpuzzels, waar complementaire vormen bij elkaar passen om het specifieke paar te vormen. Echter, ons concept was tot nu toe slechts een hypothese geweest. We kenden de werkelijke moleculaire structuur van ons Ds-Px-paar tijdens DNA-replicatie niet tot de recente studie met onze medewerkers aan de Universiteit van Konstanz. Ze bevestigden dat we op de goede weg zijn, waarmee we biologische componenten kunnen maken die de natuurlijke functies van DNA kunnen versterken."

Met behulp van deze genetische alfabetexpansietechnologie, IBN ontwikkelt DNA-aptameren, Dit zijn gemodificeerde DNA-moleculen die kunnen binden aan moleculaire doelen in het lichaam. Het team is van plan een testkit te lanceren die deze DNA-aptameren gebruikt om infectieziekten op te sporen, zoals dengue en zika, in de komende twee jaar.

Deze bevinding is onlangs gepubliceerd in het septembernummer van het tijdschrift Internationale editie van Angewandte Chemie als het omslagverhaal.