Tout comme la façon dont les lettres sont enchaînées pour former des mots, notre ADN est également lié par des lettres pour coder des protéines. L'alphabet génétique ne contient que 4 lettres naturelles - A, C, G et T, qui détiennent le modèle pour la production de protéines qui font fonctionner notre corps. Maintenant, des chercheurs de l'Institut de bio-ingénierie et de nanotechnologie (IBN) de l'Agence pour la science, La technologie et la recherche (A*STAR) ont créé une technologie d'ADN avec deux nouvelles lettres génétiques qui pourraient mieux détecter les maladies infectieuses, comme la dengue et le Zika.

La technologie d'expansion de l'alphabet génétique consiste à introduire des paires de bases artificielles dans l'ADN. Les quatre lettres génétiques existantes sont naturellement liées entre elles en paires de bases A-T et G-C. Ces formations spécifiques de paires de bases sont essentielles dans la réplication de l'ADN, qui se produit dans tous les organismes vivants. C'est le processus par lequel une molécule d'ADN est dupliquée pour produire deux molécules identiques.

"L'expansion de l'alphabet génétique est une réalisation scientifique importante. Elle permet de mieux comprendre le mécanisme naturel de réplication de l'ADN, qui nous aidera à concevoir des molécules et des technologies d'ADN uniques. Par exemple, notre technologie peut être utilisée pour créer de nouveaux diagnostics et agents thérapeutiques avec une efficacité supérieure, " a déclaré le directeur exécutif de l'IBN, le professeur Jackie Y. Ying.

En 2009, Le Dr Ichiro Hirao, chef d'équipe et chercheur principal de l'IBN, et le Dr Michiko Kimoto, chercheur scientifique principal de l'IBN, ont créé deux nouvelles lettres génétiques - Ds et Px, qui se combinent spécifiquement les uns avec les autres pour former une paire de bases artificielle qui pourrait fonctionner comme une troisième paire de bases d'ADN. Cependant, la structure moléculaire de la nouvelle paire de bases n'avait jamais été déterminée jusqu'à ce qu'ils collaborent récemment avec le professeur Andrea Marx de l'Université de Constance en Allemagne sur l'analyse structurelle de leur nouvelle paire de bases.

En utilisant la cristallographie aux rayons X, les chercheurs ont découvert la structure moléculaire 3-D de la paire de bases Ds-Px pendant la réplication de l'ADN en analysant la diffraction des rayons X à travers un cristal. Ils ont découvert que la structure de la nouvelle paire de bases artificielle était étonnamment similaire à celle d'une paire de bases naturelle.

Le Dr Hirao a dit, "L'inspiration pour la conception de notre nouvelle paire de bases d'ADN est venue de puzzles, où les formes complémentaires s'emboîtent pour former la paire spécifique. Cependant, notre concept n'était qu'une hypothèse jusqu'à présent. Nous ne connaissions pas la structure moléculaire réelle de notre paire Ds-Px pendant la réplication de l'ADN jusqu'à la récente étude avec nos collaborateurs de l'Université de Constance. Ils ont confirmé que nous allions dans la bonne direction, ce qui nous permettrait de créer des composants biologiques qui peuvent améliorer les fonctions naturelles de l'ADN."

En utilisant cette technologie d'expansion de l'alphabet génétique, IBN développe des aptamères d'ADN, qui sont des molécules d'ADN modifiées qui peuvent se lier à des cibles moléculaires dans le corps. L'équipe prévoit de lancer un kit de test utilisant ces aptamères d'ADN pour détecter les maladies infectieuses, comme la dengue et le Zika, dans les deux prochaines années.

Cette découverte a récemment été publiée dans le numéro de septembre 2017 de la revue Angewandte Chemie Édition Internationale comme histoire de couverture.