Todas las secuencias de ADN de las formas de vida investigadas se almacenan en una base de datos perteneciente al Centro Nacional de Información Biotecnológica de EE. UU. Y el 1 de abril, la base de datos recibió una nueva entrada: «Caulobacter ethensis-2.0». Este es el primer genoma sintético de un organismo vivo completamente modelado por computadora y luego sintetizado, desarrollado por científicos de ETH Zurich (Escuela Politécnica Federal de Zurich). Sin embargo, debe subrayarse que, aunque el genoma C. ethensis-2.0 se ha obtenido con éxito en forma de una gran molécula de ADN, el organismo vivo correspondiente aún no existe.
La investigación fue realizada por Bit Christen, profesor de biología de sistemas experimentales, y su hermano Matthias Christen, un químico. El nuevo genoma, denominado Caulobacter ethensis-2.0, fue creado mediante la purificación y optimización del código natural de la bacteria Caulobacter crescentus, una bacteria inofensiva que vive en aguas dulces de todo el mundo.
Hace más de diez años, un equipo liderado por el genetista Craig Venter creó la primera bacteria «sintética». En el transcurso de su trabajo, los científicos sintetizaron una copia del genoma Mycoplasma mycoides, que luego fue implantado en una célula portadora, la cual resultó ser completamente viable y mantuvo su capacidad de autorreplicación.
El nuevo estudio continúa el trabajo de Kreiger. Si anteriormente los científicos crearon un modelo digital de ADN de un organismo real y a partir de él sintetizaron una molécula, el nuevo proyecto va más allá, utilizando el código original de ADN. Los científicos lo han reestructurado significativamente antes de sintetizarlo y verificar su funcionalidad.
Los investigadores comenzaron con el genoma original de C. crescentus, que contiene 4000 genes. Al igual que en cualquier organismo vivo, la mayor parte de estos genes no contiene información y es lo que se conoce como «ADN basura». Tras el análisis, los científicos concluyeron que solo alrededor de 680 de ellos son necesarios para mantener la vida de la bacteria en el laboratorio.
Después de eliminar el "ADN basura" y obtener el genoma mínimo de C. crescentus, el equipo continuó trabajando. El ADN de los organismos vivos se caracteriza por tener una redundancia inherente, ya que la síntesis de una misma proteína está codificada por diferentes genes en varios lugares de la cadena. Los investigadores reemplazaron más de 1/6 de las 800,000 letras del ADN durante la optimización para eliminar el código duplicado.
«Gracias a nuestro algoritmo, hemos reescrito completamente el genoma en una nueva secuencia de letras de ADN que ya no se asemeja a la original», dice Bit Kristensen, coautor del estudio. «Aun así, la función biológica a nivel de síntesis de proteínas se mantuvo sin cambios».
Para comprobar si la cadena obtenida funcionaría correctamente en una célula viva, los investigadores cultivaron una cepa de bacterias que tenía en su ADN tanto el genoma natural de Caulobacter como segmentos del genoma artificial. Los científicos desactivaron ciertos genes naturales y comprobaron la capacidad de sus análogos artificiales para cumplir el mismo papel biológico. El resultado fue bastante impresionante: alrededor de 580 de los 680 genes artificiales resultaron ser funcionales.
«Gracias a los conocimientos obtenidos, podremos mejorar nuestro algoritmo y desarrollar una nueva versión del genoma 3.0», dice Kristensen. «Creemos que en un futuro cercano crearemos células bacterianas vivas con un genoma completamente sintético».
En la primera fase, tales investigaciones ayudarán a los genetistas a verificar la validez de su comprensión sobre el ADN y el papel de los genes individuales en él, ya que cualquier error en la síntesis de la cadena resultará en un organismo con el nuevo genoma que morirá o será defectuoso. En el futuro, llevarán a la creación de microorganismos sintéticos que serán diseñados para tareas específicas. Virus artificiales podrán luchar contra sus homólogos naturales, y bacterias especiales producirán vitaminas o medicamentos.
El estudio fue publicado en la revista PNAS.
Fuente: 3dnews.ru
