Todas las secuencias de ADN de formas de vida estudiadas por los científicos se almacenan en una base de datos propiedad del Centro Nacional de Información Biotecnológica de Estados Unidos. Y el 1 de abril apareció una nueva entrada en la base de datos: “Caulobacter ethensis-2.0”. Este es el primer genoma sintético de un organismo vivo completamente modelado por computadora y luego sintetizado del mundo, desarrollado por científicos de ETH Zurich (ETH Zurich). Sin embargo, cabe destacar que, aunque el genoma de C. ethensis-2.0 se obtuvo con éxito en forma de una gran molécula de ADN, todavía no existe un organismo vivo correspondiente.
El trabajo de investigación fue realizado por Beat Christen, profesor de biología de sistemas experimentales, y su hermano Matthias Christen, químico. El nuevo genoma, llamado Caulobacter ethensis-2.0, fue creado purificando y optimizando el código natural de la bacteria Caulobacter crescentus, una bacteria inofensiva que vive en agua dulce en todo el mundo.
Hace más de una década, un equipo dirigido por el genetista Craig Venter creó la primera bacteria “sintética”. Durante su trabajo, los científicos sintetizaron una copia del genoma de Mycoplasma mycoides, luego lo implantaron en una célula portadora, que resultó ser completamente viable y conservó la capacidad de reproducirse.
El nuevo estudio continúa el trabajo de Kreiger. Si anteriormente los científicos crearon un modelo digital del ADN de un organismo real y sintetizaron una molécula a partir de él, el nuevo proyecto va más allá y utiliza el código del ADN original. Los científicos lo reelaboraron exhaustivamente antes de sintetizarlo y probar su funcionalidad.
Los investigadores comenzaron con el genoma original de C. crescentus, que contiene 4000 genes. Como ocurre con cualquier organismo vivo, la mayoría de estos genes no contienen ninguna información y son "ADN basura". Después del análisis, los científicos llegaron a la conclusión de que sólo alrededor de 680 de ellos son necesarios para mantener la vida de las bacterias en el laboratorio.
Tras eliminar el ADN basura y obtener un genoma mínimo de C. crescentus, el equipo continuó su trabajo. El ADN de los organismos vivos se caracteriza por la presencia de una redundancia incorporada, que consiste en el hecho de que la síntesis de la misma proteína está codificada por diferentes genes en varias secciones de la cadena. Los investigadores reemplazaron más de 1/6 de las 800 letras de ADN en una 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 es similar a la original", afirma Beat Christen, coautor principal del estudio. "Al mismo tiempo, la función biológica a nivel de la síntesis de proteínas se mantuvo sin cambios".
Para probar si la cadena resultante funcionaría correctamente en una célula viva, los investigadores cultivaron una cepa de bacterias que tenía tanto el genoma natural de Caulobacter como segmentos del genoma artificial en su ADN. Los científicos desactivaron genes naturales individuales y probaron la capacidad de sus homólogos artificiales para desempeñar la misma función biológica. El resultado fue bastante impresionante: alrededor de 580 de 680 genes artificiales resultaron funcionales.
"Con los conocimientos adquiridos podremos mejorar nuestro algoritmo y desarrollar una nueva versión del genoma 3.0", afirma Kristen. "Creemos que en un futuro próximo crearemos células bacterianas vivas con un genoma completamente sintético".
En una primera etapa, estos estudios ayudarán a los genetistas a comprobar la exactitud de sus conocimientos en el campo de la comprensión del ADN y el papel de los genes individuales en él, ya que cualquier error en la síntesis de la cadena conducirá al hecho de que el organismo con la El nuevo genoma morirá o será defectuoso. En el futuro, conducirán a la aparición de microorganismos sintéticos que se crearán para tareas predeterminadas. Los virus artificiales podrán luchar contra sus parientes naturales y bacterias especiales producirán vitaminas o medicamentos.
El estudio fue publicado en la revista PNAS.
Fuente: 3dnews.ru