Forscher der University of California San Diego haben nach Angaben aus Berichten vom September 2026 nachgewiesen, dass ein zentrales Enzym des Lebens ein synthetisches genetisches Alphabet mit acht Buchstaben lesen und transkribieren kann. Dies markiert einen bedeutenden Fortschritt für die synthetische Biologie hin zu völlig neuen biologischen Funktionen.
Alle bekannten Lebensformen auf der Erde nutzen denselben biologischen Code aus vier genetischen Buchstaben. Doch Wissenschaftler der University of California San Diego haben nun gezeigt, dass eines der wichtigsten Enzyme der Biologie weitaus mehr leisten kann. Dem Forscherteam gelang der Nachweis, dass dieses Enzym in der Lage ist, eine erweiterte Version mit acht genetischen Buchstaben präzise zu lesen und zu transkribieren, wie aus Veröffentlichungen vom September 2026 hervorgeht.
Wie E. coli-RNA-Polymerase das Acht-Buchstaben-Alphabet verarbeitet
Im Zentrum der Untersuchungen stand die RNA-Polymerase, jene molekulare Maschine, die DNA abliest und als ersten Schritt der Genexpression RNA produziert. Um zu verstehen, wie das Enzym mit synthetischem Erbgut umgeht, kombinierte das Team biochemische Experimente mit hochauflösender Kryo-Elektronenmikroskopie. Diese Technik erlaubt Einblicke in molekulare Strukturen, die kleiner sind als die Breite eines einzelnen Atoms.
Die Forscher erfassten detaillierte Strukturbilder der RNA-Polymerase aus Bakterien des Stammes Escherichia coli, während diese zwei künstliche Basenpaare erkannte und einbaute. Diese synthetischen Buchstaben kommen in der Natur nicht vor. Die Aufnahmen zeigten laut den Berichten, dass die RNA-Polymerase die künstlichen DNA-Buchstaben über viele jener biochemischen und strukturellen Signale identifiziert, die sie auch bei natürlichen Basenpaaren nutzt.
In einer ergänzenden Studie, die in PNAS erschien, dokumentierte dasselbe Team zudem, dass die RNA-Polymerase auch solche synthetischen Basenpaare erkennt, denen die normalerweise für die DNA-Stabilität notwendigen Wasserstoffbrückenbindungen fehlen.
Zwei Studien beleuchten erweiterte genetische Codes
Die wissenschaftlichen Erkenntnisse stützen sich auf zwei eigenständige Publikationen unter der Leitung von Dong Wang, Professor an der UC San Diego Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. Die Hauptstudie, die unter dem Titel „Strukturelle Grundlagen der Transkription des Hachimoji-Acht-Buchstaben-Alphabets durch die E.-coli-RNA-Polymerase“ in Nature Communications veröffentlicht wurde, erschien am 2. September 2026. Die zweite Arbeit erschien bereits am 12. August 2026 in PNAS unter dem Titel „Hydrophobes unnatürliches Basenpaar fördert den Verschluss der Auslöseschleife und die Katalyse in der zellulären RNA-Polymerase unabhängig von Wasserstoffbrückenbindungen“.””
Die Experimente belegen, dass Zellen grundsätzlich imstande sind, ihre bereits vorhandene molekulare Maschinerie für synthetische genetische Informationen zu nutzen. Dies stellt einen entscheidenden Schritt in der synthetischen Biologie dar, deren langjähriges Ziel es ist, die DNA-Sprache über die vier natürlichen Buchstaben hinaus zu vergrößern.
Potenzielle Anwendungen in Medizin und Technik
Die Perspektiven dieser Forschung reichen weit über die Grundlagenbiologie hinaus. Frühere wissenschaftliche Arbeiten hatten bereits gezeigt, dass erweiterte genetische Alphabete dazu genutzt werden können, synthetische DNA-Moleküle zu konstruieren, die gezielt Leberkrebszellen erkennen. Die nun vorgelegten detaillierten Einblicke in den Transkriptionsprozess liefern das fundamentale Rüstzeug für künftige Technologien auf Basis erweiterter genetischer Codes.
Zu den langfristig denkbaren Anwendungen gehören neuartige Diagnosewerkzeuge, fortschrittliche Therapeutika sowie maßgeschneiderte biologische Systeme mit Funktionen, die in der Natur nicht vorkommen. Wann erste marktfähige Anwendungen dieser achtstelligen Systeme realisiert werden können, bleibt in den aktuellen Berichten jedoch offen.
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