Una enzima natural logró leer un ADN sintético de ocho letras

El ADN de casi toda la vida conocida usa cuatro letras químicas para almacenar información: A, T, G y C. Un estudio nuevo sugiere que esa regla podría no ser tan rígida como parecía. Investigadores mostraron que una enzima natural de la bacteria E. coli puede leer y copiar con bastante fidelidad un sistema sintético de ocho letras, un paso importante para ampliar el repertorio con el que la biología puede guardar y procesar información.

La idea de sumar letras nuevas al alfabeto genético no es solamente una curiosidad. Si un sistema biológico pudiera manejar más pares de bases que los cuatro habituales, en principio tendría más capacidad para codificar moléculas, diseñar sondas de diagnóstico o crear herramientas biotecnológicas con funciones que hoy no existen en la naturaleza. El desafío estaba en demostrar que esa información extra no quedara atrapada en una molécula artificial incapaz de entrar en los procesos normales de la célula.

Eso es lo que puso a prueba este trabajo, publicado en Nature Communications. El equipo estudió un llamado alfabeto de ocho letras, conocido como hachimoji, que añade dos pares de bases sintéticas a los cuatro naturales. La pregunta central era si la ARN polimerasa, la enzima encargada de transcribir ADN en ARN, podría reconocer esas letras nuevas sin perder demasiada precisión.

Los resultados apuntan a que sí. Los investigadores observaron que la ARN polimerasa de E. coli transcribía esos pares de bases artificiales de una manera muy parecida a como trabaja con el ADN corriente. Para entender por qué, combinaron experimentos bioquímicos con criomicroscopía electrónica de alta resolución y reconstruyeron varias estructuras de la enzima en pleno proceso de incorporación de esas letras sintéticas. Esa parte es importante porque no solo muestra que el sistema funciona, sino también cómo encaja físicamente dentro de una maquinaria biológica real.

El estudio además resolvió un problema práctico. Uno de los pares sintéticos cometía errores con más facilidad al confundirse con una base natural. Para reducir ese fallo, el equipo diseñó una versión modificada de una de las letras artificiales, llamada Z*, que mejoró la fidelidad del proceso. En otras palabras, no se trató solo de mostrar que una bacteria puede “tolerar” letras nuevas, sino de ajustar el sistema para que la lectura se vuelva más confiable.

La relevancia del hallazgo está en que la biología sintética depende de algo más que fabricar piezas nuevas. También necesita que las maquinarias heredadas de la vida real, como las polimerasas, sepan trabajar con ellas. Si una enzima tan central como la ARN polimerasa puede procesar un alfabeto expandido, se vuelve más plausible imaginar sistemas biológicos capaces de producir moléculas con propiedades nuevas o de almacenar información química de maneras más versátiles.

Eso no significa que estemos cerca de organismos con genomas de ocho letras funcionando en la naturaleza o en la industria. El trabajo se concentró en la transcripción y en condiciones experimentales controladas, no en una célula completa capaz de replicar, regular y heredar de forma estable todo ese sistema expandido. Todavía faltan varias etapas para saber si un lenguaje genético así puede integrarse de manera robusta en procesos biológicos más complejos.

Aún con esas cautelas, el estudio marca un avance concreto. Durante años, la pregunta fue si el alfabeto genético podía ampliarse sin romper las reglas básicas con las que la célula lee la información. Esta vez, la respuesta parece ser que al menos una de esas reglas centrales puede adaptarse mejor de lo esperado. La biología no deja de usar sus cuatro letras naturales, pero acaba de mostrar que quizá pueda aprender algunas nuevas.