O DNA pode ser apenas um entre um milhão de moléculas genéticas possíveis

Podem existir mais de um milhão de estruturas moleculares diferentes com a capacidade de armazenar informações genéticas, de acordo com um artigo recente.

O DNA armazena as informações genéticas que descrevem toda a vida da Terra, na forma de um andaime torcido alinhado com uma sequência composta por quatro moléculas codificadoras de dados. Mas o DNA é a melhor maneira de armazenar dados biológicos para todos os fins? E se houver moléculas melhores para outros propósitos?

• Este estranho DNA sintético de oito letras nos ajuda a imaginar possíveis formas de vida extraterrestres
• Como cientistas poderiam usar sequenciamento de DNA para identificar vida alienígena

A nova pesquisa aponta “a existência de grandes espaços de química inexplorada relevantes para farmacologia e bioquímica e esforços para entender as origens da vida”, segundo o artigo publicado no Journal of Chemical Information and Modeling.

Os pesquisadores descobriram a rica variedade de possíveis moléculas de armazenamento de dados usando um programa chamado MOLGEN 5.0.

Eles começaram definindo do que um componente do tipo ácido nucleico deve ser feito, começando com uma fórmula molecular de base “difusa”.

Os pesquisadores também definiram como deveria ser sua estrutura: ele precisa de uma peça que possa ser lida por outra molécula e reconhecida como dados (no DNA, são A, T, C e G ou nucleobase), além de pontos para conectar a unidade reconhecível ao andaime e vincular cada um desses componentes a uma molécula maior.

Em seguida, eles usaram outro programa chamado Pipeline Pilot para gerar novas estruturas com as mesmas fórmulas químicas para ver se eles tinham cometido algum erro. Por fim, eles compararam os resultados a bancos de dados de moléculas para verificar se alguma de suas novas moléculas já existia, e utilizaram outro programa de computador para excluir as moléculas que violaram diversas restrições químicas.

Ninguém realmente produziu essas moléculas. De acordo com o artigo, este trabalho é “a primeira tentativa sistemática” de listar, contar e descrever o espaço de todas as moléculas do tipo ácido nucleico.

Essa equipe de cientistas simplesmente explorou moléculas com a mesma fórmula química do RNA — as cópias de fita simples do DNA que o corpo realmente usa como instruções para a construção de proteínas –, mas com uma estrutura diferente.

Estender este estudo a fórmulas químicas mais gerais resultou em uma enorme lista de possibilidades inexploradas para a aparência do material genético: 1.160.990 estruturas diferentes.

“É realmente emocionante considerar o potencial de sistemas genéticos alternativos baseados nesses nucleosídeos análogos — que eles possam ter surgido e evoluído em diferentes ambientes, talvez até em outros planetas ou luas dentro do nosso sistema solar”, disse Jay Goodwin, pesquisador sênior em química da Universidade Emory e autor do estudo, em comunicado à imprensa. “Esses sistemas genéticos alternativos podem expandir nossa concepção do ‘dogma central’ da biologia em novas direções evolutivas, em resposta e robustas a ambientes cada vez mais desafiadores aqui na Terra.”

A consideração dessas outras possíveis moléculas genéticas poderia ajudar os cientistas a entender melhor a origem do RNA e do DNA e por que eles têm essa aparência na Terra. Isso também pode ajudar os biólogos sintéticos que desejam usar moléculas semelhantes ao DNA como unidades de armazenamento biológico.

É algo emocionante. “Este artigo é uma análise notavelmente completa [do campo]”, George Church, professor de genética da Harvard Medical School, disse ao Gizmodo por e-mail. Agora que essa análise existe, ele diz que “podemos nos surpreender com a rapidez com que a comunidade faz essas análises e as testa quanto à sua utilidade”.

Em outras palavras, agora que a lista está disponível, a expectativa é que os cientistas comecem a investigar e explorar se alguma dessas possíveis moléculas tem utilidade no mundo real.