Information Can Flow from Protein Structure in DRT3 into DNA Structure. This Mechanism Can Become Necessary in Research and Bioengineering

 

 

“DNA replication seemed to hold no more surprises. For decades, textbooks have stated that new DNA is always generated along a template—either along the DNA itself (where the double strand opens up and is replicated into two more double strands) or along an RNA molecule.

 

However, it turns out there is another way. A study published in the journal *Science* now reveals that new DNA can be created without any nucleic acid template at all; instead, a DNA-synthesizing protein itself serves as the template.

 

In this instance, the amino acids mimic RNA, effectively turning the protein structure into a blueprint. This represents a previously unknown method of DNA production—comparable to a 3D printer that derives the design specifications for the objects it creates from its own components. This unusual process was discovered by a team led by Alex Gao at Stanford University in California.

 

What kind of protein is it that turns established dogmas regarding DNA synthesis on their head?

 

The protein is part of a molecular machine known by the cryptic name DRT3, which plays a role in the immune defense of the gut bacterium *Escherichia coli*.

 

This molecular machine consists of two proteins and an RNA molecule, with three copies of each component present.

 

The two proteins are reverse transcriptases—enzymes that generate a DNA strand from an RNA template; one is named Drt3a and the other Drt3b.

 

The RNA component of the machine is a poly(AC), consisting solely of repeating nucleotides containing the bases adenine and cytosine. Using this RNA as a guide, the reverse transcriptase Drt3a synthesizes DNA of complementary poly(GT) strand made of nucleotides containing the bases guanine and thymine.

 

However, the true star of this molecular machine is the second reverse transcriptase. Drt3b. It uses the amino acids in its active site to form a poly(AC) strand, which then pairs with the poly(GT) strand synthesized by the other reverse transcriptase to form a DNA double helix.

 

Because DRT3 is part of the *Escherichia coli* immune system, Alex Gao and his colleagues suspect that the resulting double helix plays a role in phage defense.

 

 Phages are the natural enemies of bacteria; they are viruses that dock onto cells and inject their nucleic acids into the bacterial interior. Once inside, they either hijack the bacterium to produce phage components—which then self-assemble into new phages and exit the cell—or they integrate their genetic material into the bacterium's genome and lie low for the time being.

 

Gao and his colleagues hypothesize that the double strand synthesized by Drt3 acts like a molecular sponge or bubble wrap, either encapsulating and neutralizing phage components or marking them for the bacterial immune system, thereby making them vulnerable to attack.

 

Why is this discovery so interesting? Drt3b produces only a simple repetitive sequence, not a complex new set of genetic instructions. Gao and his colleagues do not view the protein's activity as a general mechanism for the sequence-specific synthesis of new DNA, either. Nevertheless, the researchers are electrified. It is the "all-in-one" aspect that fascinates them.

 

Through its structure alone, Drt3b possesses everything required for DNA synthesis—even if, for now, it is capable of producing only a simple sequence.

 

Speculation is turning toward its potential, as an unassuming tool from a bacterial immune system recently caused a sensation: the CRISPR/Cas9 gene-editing system. In record time, it was transformed into a programmable precision scalpel for targeted genome editing—a tool that has become indispensable in today’s laboratories.

 

What if Drt3b’s capabilities could also be elevated to a new level through targeted modifications? The value of a biological machine capable of synthesizing DNA based solely on its structure would be immense.” [1]

 

1. Der neue Weg zur Erbsubstanz: DNA lässt sich allein anhand ihrer Struktur synthetisieren. Frankfurter Allgemeine Zeitung; Frankfurt. 27 May 2026: N2. HILDEGARD KAULEN

Vokiečių tankai „Leopard“ 2050 m. važinės po Marsą: kitas Vokietijos aukštųjų technologijų darbotvarkės etapas. Kodėl tankai? Šiandien Vokietija negali gaminti nieko kito. Be to, tankai Žemėje yra beverčiai dėl spiečių iš tikslių dronų ir raketų, pagrįstų kinų technologijomis.

 

 

Tiesiog paklauskite iraniečių. Atminkite, kad „Leopard“ ir „Tesla“ sunkvežimiai puikiai dera. Todėl Vokietijos aukštųjų technologijų darbotvarkė yra juokinga:

 

„Greitai pasiimkite veiksmų planą – jis vis tiek netrukus vėl pasikeis“, – spaudai sako ministrė. Ji žino, apie ką kalba. Aukštųjų technologijų darbotvarkė yra nuolat besivystanti ir save lenkianti įmonė. Dorothee Bär visą savaitę skyrė šio didelio projekto, kuriuo siekiama iškelti Vokietiją į pasaulinę šešių pagrindinių technologijų lyderę, etapui pradėti. Tai, kaip dažnai pabrėžiama, yra bendros pastangos, kurios gali būti sėkmingos tik tuo atveju, jei visos susijusios ministerijos susivienys, tačiau pirmiausia tai išlieka mokslinių tyrimų ministro iniciatyva.

 

Praėjusį trečiadienį Bär pristatė šešis veiksmų planus, kuriuose išdėstyti siektini tikslai, reikalingos priemonės ir sėkmės rodikliai. Kiekvienam iš daugelio etapų dabar priskirtas konkretus terminas.

 

Iki 2030 m. dešimt procentų ekonominės produkcijos turi būti generuojama naudojant dirbtiniu intelektu pagrįstus procesus; iki 2028 m. turėtų pradėti veikti „gigafabrikas“; o iki 2030 m. turėtų būti prieinami du klaidų ištaisymu paremti kvantiniai kompiuteriai.

 

Kai kuriais atvejais vertinimo pagrindas lieka neaiškus. Dalyvaujančių partnerių aprašymai dažnai yra neaiškūs, o ypač trūksta finansavimo sumų. Bär veiksmų planus apibūdina kaip „gyvus dokumentus“. Stebėsenos sistema, skirta jų pažangai stebėti, vis dar kuriama.

 

Finansavimo programa, kuriai skirta aštuoniolika milijardų eurų, buvo labai giriama jos paleidimo metu. Tačiau pastaruoju metu išaugo abejonės, ar ji, kaip ir jos pirmtakės, tiesiog neišnyks į orą. Veiksmų planai, atvirkščiai, kelia klausimą, ar projekto apimtis nėra pernelyg ambicinga. Iš esmės tai yra savanoriškai prisiimti įsipareigojimai dėl konkrečių tikslų, pagal kuriuos galima įvertinti darbotvarkės sėkmę. Didžioji dalis tebėra pažadas. Pradiniai finansavimo srautai jau patvirtinti, pavyzdžiui, dirbtinio intelekto robotikos stiprintuvui skirta šimto milijonų eurų, o vasarą tikimasi tolesnių priemonių.

 

Veiksmų planai buvo šimtų diskusijų su mokslininkais, verslininkais ir pramonės asociacijų atstovais rezultatas. Taip pat bus tvirtai integruotos federalinės žemės ir ES. Skirtinga veiksmų planų kokybė yra susijusi su ministrų atsakomybėmis. Tik kvantinių technologijų ir biotechnologijų srityse Mokslinių tyrimų ministerija gali viena pati nustatyti darbotvarkę; kitose srityse ji remiasi kitų ministerijų indėliu. Susitarimo su ekonomikos ministre Katherina Reiche pasiekimas pasirodė esąs sunkus procesas.

 

Pažvelgus į atskirus dokumentus, matyti aiškūs skirtumai. Branduolių sintezės tyrimų planas yra palyginti trumpas; čia numatyti tikslai slypi tolimoje ateityje.

 

Pažadėta branduolių sintezės jėgainė numatyta 2045 m.; iki tol branduolių sintezė niekuo neprisidės prie energijos gamybos.

 

Viltys dedamos į naudingą šalutinio poveikio poveikį.

 

Biotechnologijų tikslai aprašomi glaustai. Berlyno genų ir ląstelių terapijos centras planuojamas baigti statyti iki 2028 m. Numatoma, kad centras taps ląstelių ir imunoterapijos centru, paspartins inovacijų perkėlimą į pramonę ir medicinos praktiką per specializuotus startuolius. Vienas iš tikslų – individualizuota navikų terapija naudojant įvestą mRNR.

 

Tikimasi, kad lengvesnė prieiga prie sveikatos duomenų pakels personalizuotą mediciną į naują lygį. Vien dirbtinio intelekto srityje, kuri vaidins svarbų vaidmenį visose srityse, yra 25 etapai. Čia prioritetas teikiamas skaičiavimo pajėgumų didinimui. Esami stiprūs įkūnyto dirbtinio intelekto tyrimai turėtų dar labiau pasistiprinti iš iniciatyvos „AI-robotics booster“. Vokietija praleido progą sukurti pirmąsias dvi dirbtinio intelekto modelių kartas, tačiau tikimasi, kad konkurencingas pamatinis dirbtinio intelekto modelis bus parengtas iki 2027 m.

 

Darbotvarkę papildo neseniai priimta perdavimo iniciatyva. Joje numatyta sukurti daugybę „centrų“, nors ministrui buvo sunku tiksliai paaiškinti, ką jie reikštų.

 

Ar darbotvarkė galiausiai tėra esamų lėšų perskirstymas iš Mokslinių tyrimų ministerijos? Ar ji žlugs dėl savo sudėtingumo? Ir kas ją įgyvendins, kai Bär nebebus pareigose? Tai, kad ministrė tikrai žino, jog aštuoniolikos milijardų eurų jokiu būdu nepakaks visiems tikslams pasiekti. Galiausiai bendra sėkmė priklauso nuo to, ar jai pavyks panaikinti skirtumus tarp ministerijų. Tačiau kol kas viskas juda į priekį.“ [1]

 

1. On the road: Die nächste Etappe der Hightech-Agenda. Frankfurter Allgemeine Zeitung; Frankfurt. 27 May 2026: N4. THOMAS THIEL

German Tanks Leopard Will be Moving Around on Mars in 2050: The Next Stage of the Germany’s High-Tech Agenda. Why Tanks? Germany Today Is Not Able to Produce Anything Else. Also, Tanks Are Useless on Earth Thanks to Swarms of Precise Drones and Missiles Based on Chinese Technology

 

Just ask Iranians. Remember, Leopards and Tesla’s trucks are good matches. Therefore, the Germany’s high-tech agenda is funny:

 

"Grab a roadmap quickly—it’s going to change again soon anyway," the minister tells the press. She knows what she is talking about. The High-Tech Agenda is an undertaking that is constantly evolving and outpacing itself. Dorothee Bär has dedicated a full week to ushering in the next stage of this major project, which aims to propel Germany to the global forefront of six key technologies. It is—as is frequently emphasized—a collaborative effort that can only succeed if all the ministries involved pull together, yet it remains, first and foremost, the Research Minister’s initiative.

 

Last Wednesday, Bär presented six roadmaps outlining the goals to be achieved, the measures required, and the metrics for success. Every one of the many milestones now has a fixed deadline attached to it.

 

By 2030, ten percent of economic output is to be generated through AI-based processes; a "gigafactory" is to go into operation by 2028; and two error-corrected quantum computers are to be available by 2030.

 

In some instances, the basis for evaluation remains unclear. Descriptions of the participating partners are often vague, and—notably—funding amounts are missing. Bär describes the roadmaps as "living documents." The monitoring system designed to track their progress is still under development.

 

The funding program, backed by eighteen billion euros, was highly praised at its launch. Recently, however, doubts have grown as to whether it might simply vanish into thin air, much like its predecessors. If anything, the roadmaps raise the question of whether the scope of the project is overly ambitious. Essentially, they represent self-imposed commitments to specific goals against which the agenda’s success can be measured. Much of it remains a promise. Initial funding streams have already been approved—such as the AI ​​robotics booster, endowed with one hundred million euros—with further measures expected to follow in the summer.

 

The roadmaps were the result of hundreds of discussions with scientists, entrepreneurs, and representatives of industry associations. The federal states, too and the EU are to be firmly integrated. The varying quality of the roadmaps is linked to ministerial responsibilities. Only in the fields of quantum technology and biotechnology can the Ministry of Research determine the agenda single-handedly; in other areas, it relies on input from other ministries. Reaching an understanding with Economics Minister Katherina Reiche has proven to be a laborious process.

 

A look at the individual documents reveals distinct differences. The roadmap for fusion research is comparatively brief; the goals here lie in the distant future.

 

The promised fusion power plant is slated for 2045; until then, nuclear fusion will contribute nothing to energy generation.

 

Hopes are pinned on usable spin-off effects.

 

The goals for biotechnology are described concisely. The Berlin Center for Gene and Cell Therapies is scheduled for completion by 2028. The center is intended to become a focal point for cell and immunotherapies, accelerating the transfer of innovations to industry and medical practice through dedicated start-ups. One objective is individualized tumor therapy using introduced mRNA.

 

Easier access to health data is expected to elevate personalized medicine to a new level. In the field of artificial intelligence—which will play a role across the board—there are 25 milestones alone. The priority here is expanding computing capacity. Existing strong research into embodied AI is set to receive a further boost from the "AI-Robotics Booster" initiative. Germany missed the boat on the first two generations of AI models, but a competitive foundational AI model is expected to be ready by 2027.

 

The agenda is complemented by a recently adopted transfer initiative. It envisions the creation of numerous "hubs"—though the Minister found it difficult to explain exactly what these would entail.

 

Is the agenda ultimately just a reallocation of existing funds from the Ministry of Research? Will it fail due to its complexity? And who will drive it forward once Bär is no longer in office? The fact that the Minister is surely aware that eighteen billion euros will by no means suffice to achieve all the goals. Ultimately, overall success hinges on whether she succeeds in bridging the divides between the ministries. For now, however, things are moving forward.” [1]

 

1. On the road: Die nächste Etappe der Hightech-Agenda. Frankfurter Allgemeine Zeitung; Frankfurt. 27 May 2026: N4. THOMAS THIEL