Vědci ze Společné laboratoře bioorganické a medicinální chemie nukleových kyselin Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ČR a Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy (tým prof. Hocka) objevili celou skupinu umělých značených nukleosid trifosfátů. Jsou překvapivě mnohem lepšími substráty pro DNA polymerázy než přirozený nukleotid (dATP), a tudíž tyto enzymy preferenčně syntetizují umělou modifikovanou DNA. Tento objev přináší nejen významné rozšíření znalostí o mechanismu replikace DNA, ale také otevírá zcela nové možnosti v enzymatické syntéze modifikovaných nukleových kyselin pro aplikace v diagnostice a chemické biologii. Práce byla publikována v prestižním časopise Angewandte Chemie International Edition (IF = 13.7) jako „Hot article“. DNA je biologická makromolekula, která je nositelkou genetické informace. Je tvořena dvoušroubovicí dvou vláken. Při dělení buněk je DNA kopírována do dceřiných molekul při tzv. replikaci, kterou katalyzují DNA polymerázy. Při replikaci polymeráza používá obě původní vlákna DNA jako vzor (templát) a podle jejich sekvence (pořadí písmen genetické abecedy A, T, G a C) syntetizuje dceřiná vlákna zabudováním komplementárních nukleotidů (A naproti T a G naproti C). Stavebními bloky pro replikaci DNA jsou deoxyribonukleosid trifosfáty (dNTP) a během miliard let evoluce byly příslušné enzymy (polymerázy) optimalizovány na inkorporaci 4 přirozených dNTP (dATP, dTTP, dCTP a dGTP). Proto se všeobecně věřilo, že jakékoli nepřirozené uměle modifikované dNTP musí být mnohem horšími substráty pro polymerázy než přirozené dNTP. Nový objev vědců z ÚOCHB AV ČR a PřF UK tento předpoklad vyvrací. Pro studium kompetitivní inkorporace modifikovaných dNTP v přítomnosti přirozených nukleotidů vyvinul tým prof. Hocka novou metodu analýzy založenou na faktu, že specifické enzymy (restrikční endonukleázy) rozštěpí části DNA obsahující pouze přirozené báze (A, T, G a C), ale neštěpí sekvence obsahující umělé modifikované báze. Výsledkem systematického studia velké série modifikovaných dNTP a různých polymeráz bylo překvapivé zjištění, že při poměru 1 : 1 se některé 7-aryl-7- -deazaadeninové dNTP inkorporují výrazně efektivněji než přirozený dATP a vzniká molekula DNA, která ve svém velkém žlábku nese různé modifikace. Pro vysvětlení tohoto neobvyklého zjištění byla provedena podrobná kinetická studie těchto reakcí a teoretické výpočty vazby přirozených a modifikovaných dNTP do aktivního místa enzymu. Obě tyto metody shodně objasnily důvody pro tuto reaktivitu tím, že modif ikované dNTPs obsahující aromatické substituenty se mnohem lépe váží do aktivního místa polymerázy.