Une étude, dont les résultats intitulés «A third purine biosynthetic pathway encoded by aminoadenine-based viral DNA genomes» sont publiés dans la revue Science, a permis d'élucider la voie de biosynthèse de la base Z présente chez un bactériophage, seule exception dans le code génétique observée jusqu’à maintenant, l'ADN étant normalement composé chez tous les êtres vivants des bases azotées représentées par les lettres A, T, G, C.

Relevons tout d'abord que l'ADN, ou acide désoxyribonucléique, «support de l’information génétique chez tous les organismes vivants», est une molécule formant une «double hélice caractérisée par l’alternance de bases azotées purine (adénine, guanine) ou pyrimidine (cytosine, thymine)». Localisées vers le centre de l’hélice, les bases de chaque brin d’ADN «se lient entre elles, rassemblant ainsi les deux brins d’ADN»: concrètement, «l'adénine forme deux liaisons hydrogène avec la thymine (A:T), et la guanine, trois liaisons hydrogène avec la cytosine (G:C)».

Cette description «vaut pour tous les êtres vivants», à la seule exception du cyanophage S-2L, «un bactériophage, c’est-à-dire un virus qui infecte les bactéries», car, chez ce phage, «l’adénine est complétement remplacée par une autre base, la 2-aminoadénine (représentée par la lettre Z)» qui «forme trois liaisons hydrogènes avec la thymine (Z :T), au lieu des deux entre l’adénine et la thymine». Du fait de ce nombre de liaisons supérieur qui «augmente la stabilité de l’ADN à haute température, et modifie sa conformation», l'ADN est «moins reconnu par les protéines et petites molécules».

Alors que, «depuis sa découverte en 1977», le cyanophage S-2L est «resté l’unique exception connue» et que la voie de biosynthèse de la 2-aminoadénine demeurait inconnue, l'étude ici présentée a permis d'élucider cette voie de biosynthèse en montrant «que celle-ci avait une origine enzymatique».

Plus précisément, un homologue d’une enzyme connue appelée adénylosuccinate synthétase, ou PurA,a été identifié dans le génome du cyanophage S-2L. Grâce à «une analyse phylogénétique de cette famille d’enzymes», réalisée avec la plateforme de cristallographie de l’Institut Pasteur, un lien «entre cet homologue, appelé PurZ, et l’enzyme PurA des archées» a été détecté. Cette observation «indique que l’apparition de cet homologue est ancienne, et que celui-ci apportait probablement un avantage évolutif».

Au bout du compte, «cette nouvelle paire de bases Z:T et la découverte de la voie de biosynthèse de la base Z», qui démontrent «qu’on peut implanter de façon enzymatique de nouvelles bases dans le matériel génétique», ouvre, en élargissant le nombre de bases codantes dans l’ADN, «la voie au développement de biopolymères génétiques synthétiques».