De halogeenbasen werden zonder problemen in DNA ingebouwd (afb: Stephanie Kath-Schorr et al./JACS)

Onderzoeksters hebben een kunstmatige DNA-base ontwikkeld die werkt volgens een ander chemisch principe dan de natuurlijke basen. Anders dan die natuurlijke nucleobasen maakt de synthetische base gebruik van halogeenbindingen (halogenen zijn, onder meer, fluor en chloor) en toch wordt die door een natuurlijk enzym in DNA ingebouwd. De (mijn=as’) vraag is wat die onderzoeksters daarmee willen (bewijzen).
Voor het eerst zijn onderzoeksters erin geslaagd een kunstmatig DNA-basenpaar te ontwikkelen dat op een andere chemische kracht berust dan natuurlijk DNA. Waar de bekende bouwstenen van natuurlijk DNA bij elkaar worden gehouden door waterstofbruggen, gebruikt het nieuwe basenpaar halogeenbindingen (covalente of atoombindingen) als bindingskracht. Deze fungeren als kleine, nauwkeurig uitgelijnde aanhechtingspunten tussen moleculen. De onderzoeksters zouden voor het eerst hebben aangetoond dat dergelijke alternatieve bindingen ook stabiele DNA-structuren mogelijk kunnen maken.
In de afgelopen decennia zijn talloze kunstmatige basenparen ontwikkeld die het principe van waterstofbruggen nabootsen of aanvullen. “Onze aanpak gaat een stap verder”, zegt Stephanie Kath-Schorr van het instituut voor organische scheikunde van de universiteit van Keulen. “We hebben een volledig nieuw basenpaar ontworpen dat halogeenbindingen gebruikt als alternatieve aantrekking.”
Om dit te bereiken, ontwierpen de onderzoeksters speciale chemische bouwstenen die een halogeenatoom bevatten – in dit geval jodium. Met behulp van computersimulaties berekenden de onderzoeksters eerst hoe deze bouwstenen zich optimaal zouden moeten rangschikken. Vervolgens synthetiseerden ze de moleculen in het laboratorium en keken of die daadwerkelijk op een gerichte manier aan elkaar bonden. De experimenten bevestigden dat de nieuwe bouwstenen elkaar ‘betrouwbaar’ vinden en een stabiel paar vormen.

Opmerkelijk is dat het natuurlijke enzym DNA-polymerase de kunstmatige bouwstenen accepteert. DNA-polymerasen zijn enzymen die fungeren als de ‘kopieermachines’ van de cel en nieuwe DNA-strengen bouwen. In hun experimenten toonden de onderzoeksters aan dat een DNA-polymerase de nieuw ontwikkelde bouwstenen in een groeiende DNA-streng kan invoegen. Dit betekent dat het kunstmatige basenpaar niet alleen in een reageerbuis functioneert, maar ook in interactie met biologische componenten.

Kath-Schorr: “DNA is niet uitsluitend afhankelijk van het bekende chemische principe,” zegt Kath-Schorr. “Onze resultaten breiden het genetische alfabet uit en vergroten ons begrip van hoe flexibel dit molecuul van het leven werkelijk is.” Op de lange termijn zouden dergelijke extra DNA-bouwstenen nieuwe mogelijkheden kunnen openen in de synthetische biologie, bijvoorbeeld voor de ontwikkeling van nieuwe diagnostische en therapeutische methoden. Ik zie het nog even niet voor me (maar ik ben dan ook een leek op alle fronten).

Bron: idw-online.de