Totes les seqüències d'ADN de les formes de vida estudiades pels científics s'emmagatzemen en una base de dades propietat del Centre Nacional d'Informació Biotecnològica dels Estats Units. I l'1 d'abril va aparèixer una nova entrada a la base de dades: "Caulobacter ethensis-2.0". Aquest és el primer genoma sintètic d'un organisme viu totalment modelat per ordinador i després sintetitzat del món, desenvolupat per científics de l'ETH Zurich (ETH Zurich). Tanmateix, cal subratllar que tot i que el genoma de C. ethensis-2.0 es va obtenir amb èxit en forma d'una gran molècula d'ADN, encara no existeix un organisme viu corresponent.
El treball de recerca va ser realitzat per Beat Christen, professor de biologia de sistemes experimentals, i el seu germà Matthias Christen, químic. El nou genoma, anomenat Caulobacter ethensis-2.0, es va crear netejant i optimitzant el codi natural del bacteri Caulobacter crescentus, un bacteri inofensiu que viu a l'aigua dolça de tot el món.
Fa més d'una dècada, un equip dirigit pel genetista Craig Venter va crear el primer bacteri "sintètic". En el transcurs del seu treball, els científics van sintetitzar una còpia del genoma de Mycoplasma mycoides, després es va implantar en una cèl·lula portadora, que després va resultar ser totalment viable i va conservar la capacitat de reproduir-se.
El nou estudi continua el treball de Kreiger. Si prèviament els científics van crear un model digital de l'ADN d'un organisme real i van sintetitzar una molècula a partir d'ell, el nou projecte va més enllà, utilitzant el codi d'ADN original. Els científics el van reelaborar àmpliament abans de sintetitzar-lo i provar-ne la funcionalitat.
Els investigadors van començar amb el genoma original de C. crescentus, que conté 4000 gens. Com amb qualsevol organisme viu, la majoria d'aquests gens no porten cap informació i són "ADN brossa". Després de l'anàlisi, els científics van arribar a la conclusió que només uns 680 d'ells són necessaris per mantenir la vida dels bacteris al laboratori.
Després d'eliminar l'ADN escombraries i obtenir un genoma mínim de C. crescentus, l'equip va continuar el seu treball. L'ADN dels organismes vius es caracteritza per la presència d'una redundància incorporada, que consisteix en el fet que la síntesi d'una mateixa proteïna està codificada per diferents gens en diverses seccions de la cadena. Els investigadors van substituir més d'1/6 de les 800 lletres d'ADN en una optimització per eliminar el codi duplicat.
"Gràcies al nostre algorisme, hem reescrit completament el genoma en una nova seqüència de lletres d'ADN que ja no és semblant a l'original", diu Beat Christen, coautor principal de l'estudi. "Al mateix temps, la funció biològica a nivell de síntesi de proteïnes es va mantenir sense canvis".
Per provar si la cadena resultant funcionaria correctament en una cèl·lula viva, els investigadors van cultivar una soca de bacteris que tenien tant el genoma natural de Caulobacter com els segments del genoma artificial al seu ADN. Els científics van desactivar els gens naturals individuals i van provar la capacitat dels seus homòlegs artificials de realitzar el mateix paper biològic. El resultat va ser força impressionant: uns 580 de 680 gens artificials van resultar ser funcionals.
"Amb els coneixements adquirits, podrem millorar el nostre algorisme i desenvolupar una nova versió del genoma 3.0", diu Kristen. "Creiem que en un futur proper crearem cèl·lules bacterianes vives amb un genoma completament sintètic".
En una primera etapa, aquests estudis ajudaran els genetistes a comprovar l'exactitud dels seus coneixements en el camp de la comprensió de l'ADN i el paper dels gens individuals en ell, ja que qualsevol error en la síntesi de la cadena conduirà al fet que l'organisme amb el el nou genoma morirà o serà defectuós. En el futur, donaran lloc a l'aparició de microorganismes sintètics que es crearan per a tasques predeterminades. Els virus artificials podran lluitar contra els seus parents naturals i els bacteris especials produiran vitamines o medicaments.
L'estudi es va publicar a la revista PNAS.
Font: 3dnews.ru