生命编码的边界再次被拓宽。一项突破性研究表明，细胞能够利用其现有的分子机制来处理合成的遗传信息，成功将DNA的遗传字母从自然界的四种（A、T、C、G）扩展到八种。这一里程碑式的进展，标志着合成生物学领域长期以来的一个重要目标——突破DNA语言的自然限制——取得了实质性进展。未来，此类系统有望帮助科学家设计出具有全新功能或能生产自然界不存在化合物的生物机器。

细胞如何读取八字母遗传字母表

研究人员将焦点放在了RNA聚合酶上，这种关键酶负责读取DNA并合成RNA，是基因表达的第一步。为了深入探究该酶如何处理合成的遗传信息，研究团队巧妙地结合了生化实验与高分辨率冷冻电子显微镜（cryo-EM）技术，后者能够揭示小于单个原子宽度的精细结构。

通过这些先进技术，研究人员成功捕获了来自大肠杆菌（Escherichia coli）的RNA聚合酶在识别并整合两种合成碱基对时的详细结构视图。值得注意的是，这些人工遗传字母在自然界中并不存在。

图像清晰地显示，RNA聚合酶在识别这些合成DNA字母时，利用了许多与识别天然碱基对相同的生化和结构信号。这一关键发现有力地解释了为何该酶能够精确地复制使用扩展遗传字母表编写的信息，揭示了其分子识别的普适性。

在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表的一项相关研究中，同一个研究团队进一步发现，RNA聚合酶甚至能够识别另一对合成碱基对，尽管它们缺乏通常有助于维持DNA碱基对稳定性的氢键。这表明RNA聚合酶对非天然碱基的识别机制具有更强的适应性和灵活性。

合成DNA赋能新兴技术

这项研究的潜在应用远不止于深入理解DNA的工作原理。早期的研究已经利用扩展遗传字母表成功创建了能够识别肝癌细胞的合成DNA分子，展现了其在生物医学领域的巨大潜力。

通过在分子层面详细阐明RNA聚合酶如何读取和转录非天然DNA字母，这项最新研究为基于扩展遗传密码的技术奠定了重要的基础。可能的应用包括开发新型诊断工具、创新疗法，以及构建具备自然界不具备功能的工程化生物系统，为生命科学和生物技术带来革命性的变革。

两项研究探索扩展遗传密码

这项发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上的研究，题为“Structural Basis of Transcription of the Hachimoji Eight-Letter Alphabet by E. coli RNA Polymerase”，由加州大学圣迭戈分校斯卡格斯药学与药理学学院教授董王（Dong Wang）博士领导，于2026年9月2日在线发表。

另一项发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的研究，题为“Hydrophobic unnatural base pair promotes trigger loop closure and catalysis in cellular RNA polymerase independent of hydrogen bonding”，同样由董王教授领导，于2026年8月12日在线发表。