Poleg štirih osnovnih baz v DNK obstaja tudi peta

Živa bitja na Zemlji za svoj genski zapis uporabljajo štiri organske baze: adenin (A), timin (T), citozin (C) in gvanin (G), ki se paroma povezujejo v istem zaporedju A-T, G-C. S temi štiri črkami abecede je možno zapisati vso raznolikost živega sveta. Genske besede se imenujejo kodoni in so dolge natanko tri črke, vsaka pa zapisuje eno izmed 20 proteinogenih aminokislin. Špekulacije o dodatnih črkah genske abecede so priljubljena tema znanstvenofantastične literature, a tudi v naravi obstajajo virusi, ki uporabljajo peto črko: Z.

Predzadnja številka revije Science je bila v večji meri posvečena prav tej anomaliji. Odkritje samega obstoja pete črke ni novo, saj so že v 70. letih sovjetski raziskovalci odkrili bakteriofag S-2L, ki je imel v DNK organsko bazo Z. Bakteriofagi so virusi, ki so specializirani za okužbo bakterij, kar je eden izmed pomembnih mehanizmov vzdrževanja ravnovesja v živem svetu. Baza Z ni skrajna eksotika, saj gre za 2-aminoadenin, torej ima adenin dodano aminsko skupino. Posledice pa so vendarle opazne, saj takšna baza v paru s T tvori tri vodike vezi namesto dveh (G-C vedno tvori tri vezi). Posamezne modifikacije DNK, denimo metilacija, niso nič posebnega, a se pojavljajo v omejenih delih. Na tem mestu pa govorimo o popolni zamenjavi ene baze z drugi, torej po celotnem genomu.

V S-2L je zamenjava A z Z povzročila večjo odpornost na bakterijske encime, ki so namenjeni uničevanju tuje DNK. To je bil pač eden izmed mehanizmov, ki so jih virusi iznašli za obrambo. Nismo pa doslej vedeli, ali je to pogosta modifikacija, niti kako nastane in ali ima še kakšno drugo funkcijo. Philippe Marlière z Univerze v Evryju in Pierre-Alexandre Kaminski s Pasteurjevega inštituta sta že v začetku tisočletja patentirala genom S-2L, a ga tudi javno objavila. In šele leta 2015 so odkrili prvo bakterijo, ki je prav tako imela del genoma enak. V letu 2019 je ekipa, ki jo vodi Suwen Zhao, v bazah odkrila še več organizmov, ki so si delili del genoma. Postalo je jasno, da gen PurZ, ki kodira encim za sintezo baze Z, skupaj s še nekaj encimi omogoči aminacijo adenina.

V novi številki Science so kar trije članki, ki opisujejo nova odkritja glede baze Z. Ekipa Pierra Alexandra Kaminskega je pokazala, da v bakteriofagu S-2L in bakteriofagu PhiVC poleg dveh običajnih purinskih sinteznih poti, po katerih nastajajo adeninski in gvaninski ribonukleotidi, obstaja še tretja purinska pot, ki jo katalizira PurZ, po kateri nastaja gradnik dZTP, ki se uporablja pri sintezi DNK, ki vsebuje Z. Philippe Marliere je s sodelavci v bakteriofagih Siphoviridae pokazal, kako DNK-polimeraza izbere dZTP namesto dATP pri sintezi DNK. Zhao in sodelavci pa so odkrili kopico bakteriofagov, ki vsi vsebujejo encime za sintezo DNK, v kateri je adenin v celoti zamenjan z 2-aminoadeninom (Z).