Precis som hur bokstäver är sammanbundna för att bilda ord, vårt DNA sträcks också ihop med bokstäver för att koda proteiner. Det genetiska alfabetet innehåller bara 4 naturliga bokstäver - A, C, G och T, som håller ritningen för produktion av proteiner som får våra kroppar att fungera. Nu, forskare från Institute of Bioengineering and Nanotechnology (IBN) från Agency for Science, Teknik och forskning (A*STAR) har skapat en DNA -teknik med två nya genetiska bokstäver som bättre kan upptäcka infektionssjukdomar, som dengue och Zika.

Genetisk alfabetisk expansionsteknik är introduktionen av artificiella baspar i DNA. De befintliga fyra genetiska bokstäverna är naturligt bundna ihop i baspar A-T och G-C. Dessa specifika basparformationer är väsentliga vid DNA -replikation, som förekommer i alla levande organismer. Det är processen genom vilken en DNA -molekyl dupliceras för att producera två identiska molekyler.

"Utvidgningen av det genetiska alfabetet är en betydande vetenskaplig bedrift. Det ger insikter i DNA:s naturliga replikationsmekanism, som hjälper oss att designa unika DNA -molekyler och tekniker. Till exempel, vår teknik kan användas för att skapa nya diagnostiska och terapeutiska medel med överlägsen effekt, "sade IBN:s verkställande direktör, professor Jackie Y. Ying.

År 2009, IBN -teamledare och huvudforskare Dr Ichiro Hirao och IBN Senior Research Scientist Dr Michiko Kimoto skapade två nya genetiska bokstäver - Ds och Px, som specifikt kombineras med varandra för att bilda ett artificiellt baspar som kan fungera som ett tredje DNA -baspar. Dock, molekylstrukturen för det nya basparet hade aldrig fastställts förrän de nyligen samarbetade med professor Andrea Marx från universitetet i Konstanz i Tyskland om strukturanalysen av deras nya baspar.

Med hjälp av röntgenkristallografi, forskarna avslöjade 3D-molekylstrukturen för Ds-Px-basparet under DNA-replikation genom att analysera röntgendiffraktionen genom en kristall. De fann att strukturen för det nya artificiella basparet var påfallande lik ett naturligt baspar.

Dr Hirao sa:"Inspirationen för utformningen av vårt nya DNA -baspar kom från pussel, där kompletterande former passar ihop för att bilda det specifika paret. Dock, vårt koncept hade bara varit en hypotes tills nu. Vi visste inte den faktiska molekylstrukturen för vårt Ds-Px-par under DNA-replikering förrän den senaste studien med våra medarbetare vid University of Konstanz. De bekräftade att vi är på väg åt rätt håll, vilket skulle göra det möjligt för oss att skapa biologiska komponenter som kan förbättra DNA:s naturliga funktioner. "

Med hjälp av denna teknik för expansion av genetiskt alfabet, IBN utvecklar DNA -aptamer, som är modifierade DNA -molekyler som kan binda till molekylära mål i kroppen. Teamet planerar att lansera ett testkit med dessa DNA -aptamer för att upptäcka infektionssjukdomar, som dengue och Zika, under de kommande två åren.

Detta fynd publicerades nyligen i tidskriften september 2017 Angewandte Chemie International Edition som omslagshistoria.