# אנזים טבעי הצליח לקרוא ולתעתק דנ״א בעל שמונה אותיות

> RNA פולימראז של חיידקי אי קולי זיהה שני זוגות של בסיסים סינתטיים ותעתק אותם בדומה לבסיסי הדנ״א הטבעיים. מבני cryo-EM ברזולוציה אטומית כמעט מלאה חושפים כיצד הדבר מתאפשר — אך עדיין לא מדובר ביצור חי בעל גנום מורחב

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/natural-enzyme-transcribes-eight-letter-dna-alphabetz-oe
- Author: אבי בליזובסקי
- Published: 2026-09-05T08:14:00+03:00
- Modified: 2026-09-02T21:18:04+03:00
- Sections: גנטיקה, התא, מדעי החיים
- Topics: Hachimoji, RNA, RNA פולימראז, אי. קולי, אלפבית גנטי, ביולוגיה סינתטית, דנ״א, נוקלאוטידים סינתטיים, קריו-מיקרוסקופיה אלקטרונית

## Article

RNA פולימראז של חיידקי אי קולי זיהה שני זוגות של בסיסים סינתטיים ותעתק אותם בדומה לבסיסי הדנ״א הטבעיים. מבני cryo-EM ברזולוציה אטומית כמעט מלאה חושפים כיצד הדבר מתאפשר — אך עדיין לא מדובר ביצור חי בעל גנום מורחב RNA פולימראז של חיידקי אי קולי זיהה שני זוגות של בסיסים סינתטיים ותעתק אותם בדומה לבסיסי הדנ״א הטבעיים. מבני cryo-EM ברזולוציה אטומית כמעט מלאה חושפים כיצד הדבר מתאפשר — אך עדיין לא מדובר ביצור חי בעל גנום מורחב כל היצורים המוכרים בכדור הארץ כותבים את המידע התורשתי שלהם באמצעות ארבע ״אותיות״ כימיות: אדנין, תימין, ציטוזין וגואנין, המסומנות A, ‏T, ‏C ו־G. כעת הראו חוקרים כי אנזים טבעי מרכזי מחיידקי אי קולי מסוגל לקרוא ולתעתק מערכת גנטית מורחבת הכוללת ארבע אותיות סינתטיות נוספות. הניסוי אינו יוצר יצור חי חדש בעל גנום בן שמונה אותיות. הוא כן פותר מכשול בסיסי בדרך למערכות כאלה: היכולת של המכונה המולקולרית הטבעית שמעתיקה מידע מ[דנ״א](https://www.hayadan.org.il/topic/%d7%93%d7%a0%d7%b4%d7%90) ל־[RNA](https://www.hayadan.org.il/topic/rna) לזהות בסיסים שאינם קיימים בטבע ולפעול מולם בדיוק גבוה. המחקר, בהובלת פרופ׳ דונג ואנג מבית הספר לרוקחות ולמדעי התרופות באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, פורסם ב־2 בספטמבר 2026 בכתב העת Nature Communications. ## מארבע אותיות לשמונה בדנ״א טבעי, A מזדווג עם T ו־G מזדווג עם C. צורתם והקשרים הכימיים בין זוגות הבסיסים מאפשרים לסליל הכפול לשמור מידע, להשתכפל ולהיקרא בידי אנזימים. האלפבית המורחב שנבדק במחקר מכונה [Hachimoji](https://www.hayadan.org.il/topic/hachimoji) — צירוף יפני שפירושו ״שמונה אותיות״. לצד ארבעת הבסיסים הטבעיים הוא כולל את הבסיסים הסינתטיים P, ‏Z, ‏B ו־S. הם יוצרים שני זוגות משלימים, P:Z ו־B:S, שתוכננו לשמור על גאומטריה הדומה לזו של זוגות ווטסון–קריק הטבעיים, אך להשתמש בסידור אחר של תורמי ומקבלי קשרי מימן. חוקרים כבר הראו ב־2019 שמולקולות Hachimoji יכולות לאחסן מידע וליצור סלילים יציבים. הן אף תועתקו באמצעות [RNA פולימראז](https://www.hayadan.org.il/topic/rna-%d7%a4%d7%95%d7%9c%d7%99%d7%9e%d7%a8%d7%90%d7%96) מהונדס ופשוט יחסית שמקורו בנגיף החיידקים T7. השאלה הפתוחה הייתה אם RNA פולימראז תאי טבעי — מכונה גדולה ורבת־יחידות — יוכל לטפל באותיות המלאכותיות בלי לאבד את הבררנות הדרושה להעברת מידע גנטי. ## האנזים הטבעי זיהה את הזוגות הסינתטיים החוקרים השתמשו ב־RNA פולימראז של החיידק Escherichia coli. זהו האנזים שקורא רצף דנ״א ומרכיב על פיו מולקולת RNA, השלב הראשון בביטוי מידע גנטי. בניסויים ביוכימיים נבדקה הכנסת שמונת הנוקלאוטידים — ארבעת הטבעיים וארבעת הסינתטיים — מול תבניות דנ״א שהכילו כל אחד מהבסיסים החדשים. התוצאות הראו שהאנזים הכניס ביעילות את בן הזוג הנכון מול P, ‏Z, ‏B ו־S. שני הזוגות הסינתטיים נשארו אורתוגונליים: P נקשר ל־Z ו־B ל־S, בלי להתערב זה בזה באופן משמעותי. עם זאת, התברר שהמערכת אינה מושלמת. הבסיס Z עלול לשנות את מצבו הכימי ולהיקשר בטעות ל־G. כדי לצמצם את השגיאה יצרו החוקרים גרסה משופרת, Z*, שבה הוחלפה קבוצת ניטרו בקבוצת קרבוקסאמיד ונוסף שינוי כימי בסוכר. השינוי הפחית במידה ניכרת את ההכנסה השגויה מול G ושיפר את אמינות התעתוק. ## מבט כמעט אטומי על רגע הקריאה כדי להבין כיצד אנזים שהתפתח בעולם של ארבע אותיות מסתדר עם אותיות שלא התקיימו באבולוציה הטבעית, השתמש הצוות בקריו־מיקרוסקופיה אלקטרונית. החוקרים קבעו ארבעה מבנים של קומפלקס ה־RNA פולימראז במהלך הכנסת P מול Z או Z*, ברזולוציה של 2.42 עד 2.75 אנגסטרם. המבנים הראו שהזוג הסינתטי נכנס לאתר הפעיל בגאומטריה הדומה לזו של זוג בסיסים טבעי. ״לולאת ההדק״ של האנזים נסגרת סביב הנוקלאוטיד, ושני יוני מגנזיום מסייעים לתגובה הכימית. כלומר, האנזים אינו זקוק למסלול חדש לחלוטין: הוא מנצל את אותם אותות מבניים וכימיים שבהם הוא משתמש לקריאת דנ״א טבעי. ממצא זה חשוב משום שהוא מראה שהמנגנון הטבעי גמיש יותר מכפי שניתן היה להניח. האלפבית הכימי של החיים בכדור הארץ הוא בן ארבע אותיות, אך לפחות חלק מהמכונות שקוראות אותו אינן מוגבלות בהכרח לארבע בלבד. ## מה אפשר לעשות באלפבית מורחב הוספת אותיות לדנ״א מגדילה מאוד את מספר הרצפים והמבנים הכימיים האפשריים. בטווח הארוך, מערכות כאלה עשויות לאפשר תכנון מולקולות RNA ודנ״א בעלות תכונות שאינן קיימות בטבע, ובהן מולקולות זיהוי מדויקות, כלי אבחון, תרופות וחומרים ביולוגיים חדשים. אלפבית מורחב עשוי גם לסייע לחוקרים להבין מדוע החיים המוכרים התבססו דווקא על ארבעת הבסיסים הנוכחיים, ואילו מערכות כימיות אחרות היו יכולות לשאת מידע תורשתי. לשאלה הזאת יש משמעות גם בחיפוש אחר חיים מחוץ לכדור הארץ: חיים זרים אינם חייבים להשתמש בדיוק באותו אלפבית שהתפתח כאן. עם זאת, המרחק בין הניסוי הנוכחי לבין תא חי בעל מערכת גנטית בת שמונה אותיות עדיין גדול. המחקר בדק תעתוק במערכת ניסויית עם אנזים שהופק מחיידקים. הוא לא הראה שתא מסוגל לייצר בעצמו את הבסיסים הסינתטיים, להכניס אותם לגנום שלם, לשכפל אותו לאורך דורות ולתרגם את המידע לחלבונים חדשים. כל אחד מן השלבים האלה מציב אתגרים מדעיים ובטיחותיים משלו. ## שאלות ותשובות ### האם החוקרים יצרו יצור חי עם דנ״א בן שמונה אותיות? לא. הם הראו במערכת ניסויית ש־RNA פולימראז טבעי של אי קולי מסוגל לקרוא ולתעתק שני זוגות של בסיסים סינתטיים. לא נוצר תא בעל גנום מלא בן שמונה אותיות. ### מה פירוש Hachimoji? זהו צירוף יפני שפירושו ״שמונה אותיות״. המערכת כוללת את ארבעת בסיסי הדנ״א הטבעיים ואת ארבעת הבסיסים הסינתטיים P, ‏Z, ‏B ו־S. ### **מדוע היה צורך ליצור את Z*?** הבסיס Z עלול להיקשר בטעות ל־G בגלל שינוי במצבו הכימי. ב־Z* הוחלפה קבוצה כימית ונוסף שינוי בסוכר, וכך צומצמה הטעות ושופרה בררנות התעתוק. ### מה עשוי להיות השימוש המעשי באלפבית גנטי מורחב? בעתיד הוא עשוי לשמש ליצירת מולקולות זיהוי, כלי אבחון, תרופות וחומרים ביולוגיים בעלי תכונות חדשות. המחקר הנוכחי הוא צעד בסיסי בלבד ואינו יישום רפואי מוכן. ## המאמר המדעי - [Structural basis of transcription of the hachimoji eight-letter alphabet by E. coli RNA polymerase](https://doi.org/10.1038/s41467-026-76668-0) ## עוד בנושא באתר הידען - [סונתזה תרכובת הדנ״א הראשונה בעולם שמרבית מרכיביה מלאכותיים](https://www.hayadan.org.il/first-dna-molecule-made-almost-entirely-of-artificial-parts-2107082) - [החיידק המלאכותי הראשון – וכל היתר שיבואו אחריו](https://www.hayadan.org.il/the-first-artificial-bacterium-and-the-foloowers-2205101) - [פיתוח הנגיף המלאכותי הקטן ביותר](https://www.hayadan.org.il/smallest-artificial-virus-2909161) - [RNA המשתכפל בעצמו](https://www.hayadan.org.il/rna-the-immortal-molecule-1801092) - [כיצד נוצרה מולקולת הדנ״א הראשונה?](https://www.hayadan.org.il/how-the-first-dna-molecule-have-been-crated-1806198) לפרסום המקורי: [[University of California San Diego – Breakthrough Helps Expand Genetic Alphabet](](https://today.ucsd.edu/story/breakthrough-helps-expand-genetic-alphabet)

## Questions and answers

### האם החוקרים יצרו יצור חי עם דנ״א בן שמונה אותיות?

לא. הם הראו במערכת ניסויית ש־RNA פולימראז טבעי של אי קולי מסוגל לקרוא ולתעתק שני זוגות של בסיסים סינתטיים. לא נוצר תא בעל גנום מלא בן שמונה אותיות.

### מה פירוש Hachimoji?

זהו צירוף יפני שפירושו ״שמונה אותיות״. המערכת כוללת את ארבעת בסיסי הדנ״א הטבעיים ואת ארבעת הבסיסים הסינתטיים P, ‏Z, ‏B ו־S.

### מה עשוי להיות השימוש המעשי באלפבית גנטי מורחב?

בעתיד הוא עשוי לשמש ליצירת מולקולות זיהוי, כלי אבחון, תרופות וחומרים ביולוגיים בעלי תכונות חדשות. המחקר הנוכחי הוא צעד בסיסי בלבד ואינו יישום רפואי מוכן.