Todas as secuencias de ADN das formas de vida estudadas polos científicos gárdanse nunha base de datos propiedade do Centro Nacional de Información Biotecnolóxica dos Estados Unidos. E o 1 de abril, apareceu unha nova entrada na base de datos: "Caulobacter ethensis-2.0". Este é o primeiro xenoma sintético dun organismo vivo totalmente modelado por ordenador e despois sintetizado, desenvolvido por científicos da ETH Zurich (ETH Zurich). Non obstante, hai que subliñar que aínda que o xenoma de C. ethensis-2.0 se obtivo con éxito en forma dunha gran molécula de ADN, aínda non existe un organismo vivo correspondente.
O traballo de investigación foi realizado por Beat Christen, profesor de bioloxía de sistemas experimentais, e o seu irmán Matthias Christen, químico. O novo xenoma, chamado Caulobacter ethensis-2.0, foi creado pola limpeza e optimización do código natural da bacteria Caulobacter crescentus, unha bacteria inofensiva que vive en auga doce en todo o mundo.
Hai máis dunha década, un equipo dirixido polo xenetista Craig Venter creou a primeira bacteria "sintética". No transcurso do seu traballo, os científicos sintetizaron unha copia do xenoma de Mycoplasma mycoides, despois implantouse nunha célula portadora, que resultou ser totalmente viable e conservar a capacidade de reproducirse.
O novo estudo continúa o traballo de Kreiger. Se previamente os científicos crearon un modelo dixital do ADN dun organismo real e sintetizaron unha molécula a partir del, o novo proxecto vai máis aló, utilizando o código de ADN orixinal. Os científicos reelaboraron moito antes de sintetizala e probar a súa funcionalidade.
Os investigadores comezaron co xenoma orixinal de C. crescentus, que contén 4000 xenes. Como con calquera organismo vivo, a maioría destes xenes non levan ningunha información e son "ADN lixo". Despois da análise, os científicos chegaron á conclusión de que só uns 680 deles son necesarios para manter a vida das bacterias no laboratorio.
Despois de eliminar o ADN lixo e obter un xenoma mínimo de C. crescentus, o equipo continuou o seu traballo. O ADN dos organismos vivos caracterízase pola presenza de redundancia incorporada, que consiste en que a síntese dunha mesma proteína está codificada por diferentes xenes en varias seccións da cadea. Os investigadores substituíron máis de 1/6 das 800 letras de ADN nunha optimización para eliminar o código duplicado.
"Grazas ao noso algoritmo, reescribimos completamente o xenoma nunha nova secuencia de letras de ADN que xa non é semellante á orixinal", di Beat Christen, co-autor principal do estudo. "Ao mesmo tempo, a función biolóxica a nivel de síntese de proteínas permaneceu sen cambios".
Para probar se a cadea resultante funcionaría correctamente nunha célula viva, os investigadores cultivaron unha cepa de bacterias que tiña tanto o xenoma natural de Caulobacter como segmentos do xenoma artificial no seu ADN. Os científicos desactivaron xenes naturais individuais e probaron a capacidade dos seus homólogos artificiais para desempeñar o mesmo papel biolóxico. O resultado foi bastante impresionante: uns 580 de 680 xenes artificiais resultaron ser funcionais.
"Co coñecemento adquirido, poderemos mellorar o noso algoritmo e desenvolver unha nova versión do xenoma 3.0", di Kristen. "Cremos que nun futuro próximo crearemos células bacterianas vivas cun xenoma completamente sintético".
Na primeira etapa, tales estudos axudarán aos xenetistas a comprobar a precisión dos seus coñecementos no campo da comprensión do ADN e o papel dos xenes individuais nel, xa que calquera erro na síntese da cadea levará ao feito de que o organismo co o novo xenoma morrerá ou será defectuoso. No futuro, levarán á aparición de microorganismos sintéticos que se crearán para tarefas predeterminadas. Os virus artificiais poderán loitar contra os seus parentes naturais e as bacterias especiais producirán vitaminas ou medicamentos.
O estudo foi publicado na revista PNAS.
Fonte: 3dnews.ru