Sviluppata una coppia di basi artificiali del DNA basata su legami alogeni
Una coppia di basi artificiali completamente nuova funziona secondo un nuovo principio chimico
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Per la prima volta, i ricercatori sono riusciti a sviluppare una coppia di basi del DNA artificiale che si basa su una forza chimica diversa da quella del materiale genetico naturale. Mentre i comuni elementi costitutivi del DNA naturale sono tenuti insieme da legami idrogeno, la nuova coppia di basi si basa su legami alogeni come forza di attrazione centrale. Questi agiscono come piccoli "siti di aggancio" allineati con precisione tra le molecole. Lo studio dimostra per la prima volta che tali legami alternativi consentono anche di creare strutture stabili di DNA. È stato pubblicato con il titolo "Investigating Halogen Bonds as Pairing Force in an Artificial DNA Base Pair" sul Journal of the American Chemical Society.
Negli ultimi decenni sono state sviluppate numerose coppie di basi artificiali che imitano o integrano il principio del legame a idrogeno. "Il nostro approccio fa un ulteriore passo avanti: abbiamo sviluppato una coppia di basi artificiali completamente nuova che utilizza i legami alogeni come forza attrattiva alternativa", spiega la ricercatrice principale, la professoressa Stephanie Kath-Schorr dell'Istituto di Chimica Organica dell'Università di Colonia. Per ottenere questo risultato, il team ha progettato speciali blocchi chimici contenenti un atomo di alogeno, in questo caso lo iodio. Utilizzando simulazioni al computer, i ricercatori hanno prima calcolato la disposizione ottimale di questi blocchi. Successivamente hanno prodotto le molecole in laboratorio e hanno verificato che formassero i legami previsti. Gli esperimenti hanno confermato che i nuovi blocchi di costruzione si riconoscono in modo affidabile e formano una coppia stabile.
Particolarmente degno di nota è il fatto che un enzima presente in natura accetti i blocchi artificiali. Le DNA polimerasi sono enzimi che fungono da "macchine copiatrici" della cellula, sintetizzando nuovi filamenti di DNA. Negli esperimenti, i ricercatori hanno dimostrato che una DNA polimerasi può incorporare i nuovi blocchi di base in un filamento di DNA in crescita. In questo modo, la coppia di basi artificiali funziona non solo in provetta, ma anche in un contesto biologico.
"Il DNA non si basa esclusivamente sul principio chimico noto", afferma Kath-Schorr. "I nostri risultati ampliano l'alfabeto genetico e approfondiscono la nostra comprensione di quanto sia veramente flessibile la molecola della vita". A lungo termine, questi ulteriori blocchi di DNA potrebbero aprire nuove possibilità nella biologia sintetica, ad esempio nello sviluppo di nuovi approcci diagnostici e terapeutici.
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Pubblicazione originale
Robert Dörrenhaus, Philip K. Wagner, Leonie Wilczek, Sophie Lüggert, Tobias A. Behn, Martin Breugst, Stephanie Kath-Schorr; "Investigating Halogen Bonds as Pairing Force in an Artificial DNA Base Pair"; Journal of the American Chemical Society, 2026-2-12
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