ADN me 8 baza: shkencëtarët zgjerojnë alfabetin gjenetik

Autor: Redaksia Busulla.cc

Shkencëtarët kanë arritur një rezultat që mund të ndryshojë mënyrën se si mendohet për informacionin gjenetik. Një ekip kërkimor ka treguar se mekanizmi qelizor përgjegjës për transkriptimin e ADN-së mund të lexojë dhe të kopjojë një sistem gjenetik artificial me tetë “shkronja”, dyfishin e alfabetit që përdor jeta natyrore në Tokë.

Zbulimi u publikua më 2 shtator 2026 në revistën shkencore Nature Communications dhe lidhet me sistemin e quajtur Hachimoji, një alfabet sintetik i ndërtuar me katër bazat natyrore të ADN-së dhe katër baza të krijuara në laborator.

ADN-ja që gjendet te organizmat e njohur përdor vetëm katër baza: adenina (A), timina (T), citozina (C) dhe guanina (G). Kombinimet e tyre formojnë informacionin që qelizat përdorin për të prodhuar ARN dhe, më pas, proteina.

Ideja për ta zgjeruar këtë alfabet nuk është e re. Studiuesit kanë punuar prej vitesh për krijimin e bazave sintetike që mund të sillen si pjesë të një sistemi gjenetik. Por një nga problemet më të mëdha ka qenë që nuk mjafton vetëm të krijosh baza të reja. Ato duhet të njihen dhe të përpunohen me saktësi edhe nga makineria molekulare e qelizës. Pikërisht këtu qëndron rëndësia e studimit të ri.

Makineria e qelizës pranon “shkronjat” e reja

Në qendër të kërkimit është ARN-polimeraza, një enzimë që luan rol themelor në shprehjen e gjeneve. Ajo lexon informacionin e ruajtur në ADN dhe ndërton një molekulë ARN-je që më pas mund të përdoret nga qeliza.

Studiuesit përdorën ARN-polimerazën e bakterit Escherichia coli për të testuar nëse ajo mund të përpunonte edhe bazat e reja të sistemit Hachimoji.

Rezultatet treguan se enzima mund të njohë dhe të inkorporojë dy çifte bazash sintetike, të quajtura P:Z dhe B:S. Sipas strukturave molekulare të përcaktuara nga ekipi, këto çifte mund të pozicionohen në qendrën aktive të ARN-polimerazës në një mënyrë të ngjashme me çiftet natyrore të ADN-së.

Për ta parë këtë proces në detaje, studiuesit përdorën mikroskopinë elektronike kriogjenike, ose cryo-EM. Kjo teknikë u mundësoi atyre të përcaktonin struktura molekulare me rezolucion rreth 2.42 deri në 2.75 angstrom, duke treguar se si enzima ndërvepron me bazat artificiale.

Një problem teknik megjithatë mbeti. Njëra prej bazave sintetike, Z, mund të krijonte gabimisht çiftim me guaninën. Për ta ulur këtë problem, ekipi krijoi një version të modifikuar të saj, të quajtur Z*, i cili përmirësoi saktësinë e procesit të transkriptimit.

Ky detaj është i rëndësishëm sepse një alfabet gjenetik artificial nuk ka vlerë praktike nëse qeliza e lexon atë në mënyrë të pasaktë. Për përdorime të ardhshme, informacioni duhet të ruhet dhe të transmetohet me një shkallë të lartë besnikërie.

Çfarë mund të sjellë ADN-ja me tetë baza?

Sistemi Hachimoji përbëhet nga katër bazat natyrore dhe katër baza sintetike. Emri vjen nga japonishtja dhe lidhet me idenë e “tetë shkronjave”.

Qëllimi nuk është të zëvendësohet ADN-ja natyrore te njerëzit. Shkencëtarët po përpiqen të krijojnë një sistem biologjik me më shumë mundësi kimike dhe informacioni sesa ai që ofron ADN-ja natyrore.

Një alfabet më i madh mund të krijojë shumë më tepër kombinime të mundshme. Kjo hap mundësi për ndërtimin e molekulave sintetike me funksione që nuk gjenden lehtësisht në biologjinë natyrore.

Një nga drejtimet ku kjo teknologji mund të ketë ndikim është krijimi i molekulave që lidhen në mënyrë shumë specifike me objektiva biologjikë. Studime të mëparshme kanë treguar se alfabetet e zgjeruara mund të përdoren për të krijuar molekula të ADN-së sintetike me aftësi për të njohur objektiva të caktuar, përfshirë qeliza tumorale.

Në një të ardhme më të largët, sisteme të tilla mund të përdoren në diagnostikim, në zhvillimin e terapive të reja dhe në krijimin e organizmave ose sistemeve biologjike të programuara për funksione specifike.

Por studiuesit nuk kanë arritur ende deri te një qelizë që përdor plotësisht një alfabet me tetë shkronja për të prodhuar proteina sipas një kodi të ri.

Ky është një dallim i rëndësishëm. Studimi i ri demonstron se ARN-polimeraza e E. coli mund të transkriptojë një alfabet Hachimoji me tetë baza. Përkthimi i plotë i kodoneve Hachimoji në proteina mbetet ende një objektiv i së ardhmes.

Pra, shkencëtarët kanë zgjidhur një nga hallkat e rëndësishme të zinxhirit, por jo të gjithë zinxhirin.

Një hap drejt një biologjie të programueshme

Rëndësia e këtij rezultati shkon përtej krijimit të disa bazave të reja në laborator. Ai tregon se një pjesë e makinerisë natyrore të një qelize mund të përshtatet me informacion gjenetik që nuk është krijuar nga evolucioni.

Kjo është pikërisht një nga sfidat kryesore të biologjisë sintetike: të ndërtohen sisteme të reja që mund të komunikojnë me mekanizmat ekzistues të jetës.

Nëse shkencëtarët arrijnë të kontrollojnë me besueshmëri jo vetëm transkriptimin, por edhe replikimin dhe përkthimin e këtij informacioni artificial, atëherë do të bëhet e mundur të projektohen sisteme biologjike me një hapësirë shumë më të madhe funksionesh.

Për momentin, megjithatë, bëhet fjalë për një rezultat laboratorik dhe jo për një “ADN të re” që po zëvendëson atë natyrore. Vetë studiuesit theksojnë se përkthimi i plotë i sistemit Hachimoji në proteina ende nuk është demonstruar.

Megjithatë, fakti që ARN-polimeraza mund të lexojë dhe të transkriptojë me sukses pjesë të këtij alfabeti artificial tregon se barriera molekulare është më e kapërcyeshme nga sa mund të dukej.

Nëse këto sisteme zhvillohen më tej, ato mund të japin shkencëtarëve një mënyrë krejtësisht të re për të projektuar molekula, për të ruajtur informacion biologjik dhe për të ndërtuar mjete diagnostikuese ose terapeutike.

Për herë të parë, ideja e një “alfabeti” biologjik më të madh se ai që përdor natyra po bëhet gjithnjë e më shumë një problem inxhinierik, jo vetëm një eksperiment teorik.