El ADN es el instructivo molecular para construir y hacer funcionar un organismo. Esta gran molécula es distinta para cada ser vivo, pero guarda la misma estructura: una doble hélice construida con cuatro diferentes bloques, conocidos como A, C, T y G.

Las posibles combinaciones en el orden de estas cuatro letras dan lugar a todas las funciones y estructuras de proteínas de la vida conocida: tú, la mosca que se paró en tu espagueti, el trigo con el que se hizo dicho platillo, el moho que le crecerá si lo olvidas una semana en el refrigerador e incluso cada virus y bacteria fueron creados con el mismo código de cuatro letras. ¿Qué pasaría si hubiera más?

ADN hachimoji

El 22 de febrero del presente año la revista Science publicó Hachimoji DNA and RNA: A genetic system with eight building blocks en el que Shuichi Hoshika de la Fundación para la Evolución Molecular Aplicada en los Estados Unidos y colaboradores reportaron generar por primera vez en la historia un ADN con cuatro nucleótidos sintéticos al que llamaron «hachimoji», que significa ocho letras, por ser la cantidad de nucleótidos distintos que éste ADN poseía, dando lugar a un código genético con exponencialmente más posibilidades que el de cuatro. Y no solo eso, también lograron transcribirlo a un ARN hachimoji con estas nuevas letras, a las que llamaron B, S, P y Z.

Antecedentes: ADN de seis letras

La forma en que las dos cadenas que forman la doble hélice permanecen unidas es gracias a que cada una de estas letras se enlaza mediante una fuerza débil (conocida como puente de hidrógeno) a otra letra complementaria. Así las A se enlazan con las T, y las C con la G a lo largo de toda la doble cadena de ADN, logrando que permanezca estable.

La idea de añadir más letras sintéticas descansa sobre encontrar moléculas que puedan enlazarse de la misma manera para que la estructura del ADN pueda continuar siendo estable. Esto ya había sido alcanzado por varios equipos de investigadores quienes en la última década han logrado sintetizar un ADN de seis letras (incluyendo P y Z), que podía ser amplificado y secuenciado por PCR, que podía transcribirse a ARN de seis letras y éste ser retrotranscrito de vuelta a ADN de seis letras o codificado a proteínas con aminoácidos no canónicos.

Incluso en el 2017, Yorke Zhang y colaboradores reportaron en la revista Nature haber generado un organismo semisintético (una cepa de Escherichia coli) que podía almacenar y recuperar información genética incrementada al utilizar otras dos nuevas letras: X y Y, las cuales eran estructuralmente distintas a las naturales.

En el ADN hachimoji las nuevas bases nitrogenadas poseen una estructura muy semejante a las naturales. Las nuevas P y B son purinas como A y G, y S y Z son pirimidinas como T y C. De modo que la complementariedad de estas nuevas letras es Z con P y S con B, a través de tres enlaces de hidrógeno en ambos casos.

El ARN hachimoji se distingue con el ADN hachimoji de la misma forma que los ácidos nucleicos naturales, por ser de una cadena sencilla, tener ribosas no desoxificadas y la inclusión de la letra U en sustitución de la T.

Alcances del ADN hachimoji

El equipo de Shuichi Hoshika y colaboradores concluyen que este sistema de almacenamiento de información biológica expandido tiene aplicaciones potenciales en

• Etiquetado por combinatoria y «codeo de barras»
• Almacenamiento de información recuperable; y
• Nanoestructuras autoensamblables

Los autores añaden que dado que las diferencias estructurales entre las estructuras de ADN hachimoji no es mayor que las que se encuentran en el ADN natural, éste modelo sintético potencialmente puede soportar la evolución molecular y además expande el alcance de las estructuras que pudieran encontrarse en la búsqueda de vida en el cosmos.