Расшифрован путь биосинтеза новой нуклеотидной основы ДНК

ДНК состоит из нуклеотидных основ, представленных буквами A, T, G и C. Они составляют основу генетического кода и присутствуют во всех живых существах. Однако у бактериофага существует ещё одно основание, представленное буквой Z. Это единственное исключение, наблюдаемое на сегодняшний день, долгое время оставалось загадкой. Учёные из Института Пастера и CNRS в сотрудничестве с CEA расшифровали путь биосинтеза этого основания. Работа опубликована 30 апреля 2021 года в журнале Science.

Цианофаг S-2L — исключение из классической генетики

Цианофаг S-2L — это бактериофаг, то есть вирус, заражающий бактерии. В этом фаге аденин полностью заменён другим основанием — 2-аминоаденином (представлен буквой Z). Последний образует три водородные связи с тимином (Z-T) вместо обычных двух связей между аденином и тимином. Большее количество связей повышает стабильность ДНК при высоких температурах и меняет её конформацию, что делает ДНК менее узнаваемой для белков и малых молекул.

Расшифрован путь биосинтеза 2-аминоаденина

С момента открытия в 1977 году цианофаг S-2L оставался единственным известным исключением, а путь биосинтеза 2-аминоаденина был неизвестен. Учёные из Института Пастера и CNRS в сотрудничестве с CEA недавно расшифровали этот путь и показали его ферментативную природу. Они идентифицировали гомолог известного фермента сукциноаденилатсинтазы (PurA) в геноме цианофага S-2L. Филогенетический анализ этого семейства ферментов выявил связь между гомологом, названным PurZ, и ферментом PurA у архей. Это указывает, что гомолог является древним ферментом, который, вероятно, давал эволюционное преимущество. Исследование проводилось с использованием платформы кристаллографии Института Пастера.

Новая пара оснований Z-T и открытие пути биосинтеза показывают, что новые основания могут быть ферментативно включены в генетический материал. Это увеличивает количество кодирующих оснований в ДНК, открывая путь для разработки синтетических генетических биополимеров.