Todas as sequências de DNA das formas de vida estudadas são armazenadas em uma base de dados pertencente ao Centro Nacional de Informação Biotecnológica dos EUA. E em 1º de abril, uma nova entrada foi adicionada à base de dados: "Caulobacter ethensis-2.0". Este é o primeiro genoma sintético de um organismo vivo que foi completamente modelado em um computador e, em seguida, sintetizado, desenvolvido por cientistas da ETH Zurich (Escola Politécnica Federal de Zurique). No entanto, é importante destacar que, embora o genoma C. ethensis-2.0 tenha sido obtido na forma de uma grande molécula de DNA, o organismo vivo correspondente ainda não existe.
A pesquisa foi conduzida por Bit Christen, professor de biologia sistêmica experimental, e seu irmão Matthias Christen, um químico. O novo genoma, chamado Caulobacter ethensis-2.0, foi criado através da purificação e otimização do código natural da bactéria Caulobacter crescentus — uma bactéria inofensiva que vive em água doce em todo o mundo.
Mais de dez anos atrás, uma equipe liderada pelo geneticista Craig Venter criou a primeira bactéria "sintética". Durante seu trabalho, os cientistas sintetizaram uma cópia do genoma Mycoplasma mycoides, que foi então implantada em uma célula hospedeira, tornando-se completamente viável e mantendo a capacidade de se reproduzir.
A nova pesquisa dá continuidade ao trabalho de Craig. Enquanto anteriormente os cientistas criaram um modelo digital do DNA de um organismo real e sintetizaram uma molécula a partir dele, o novo projeto avança ainda mais, utilizando o código original do DNA. Os pesquisadores reestruturaram significativamente o código antes de sintetizá-lo e verificar sua funcionalidade.
Os pesquisadores começaram com o genoma original de C. crescentus, que contém 4000 genes. Assim como em qualquer organismo vivo, a maior parte desses genes não contém informações úteis e é chamada de "DNA lixo". Após a análise realizada, os cientistas concluíram que apenas cerca de 680 deles são necessários para sustentar a vida da bactéria em laboratório.
Após a remoção do "DNA lixo" e a obtenção do genoma mínimo de C. crescentus, a equipe continuou seu trabalho. O DNA de organismos vivos caracteriza-se pela presença de redundância embutida, onde a síntese da mesma proteína é codificada por diferentes genes em várias partes da cadeia. Os pesquisadores substituíram mais de 1/6 das 800.000 letras de DNA durante a otimização para remover código duplicado.
"Graças ao nosso algoritmo, reescrevemos completamente o genoma em uma nova sequência de letras de DNA, que não se parece mais com a original", diz Bit Kristen, coautor do estudo. "No entanto, a função biológica em nível de síntese de proteínas permaneceu inalterada."
Para verificar se a cadeia obtida funcionaria corretamente em uma célula viva, os pesquisadores cultivaram uma cepa de bactérias que continha em seu DNA tanto o genoma natural de Caulobacter quanto segmentos do genoma artificial. Os cientistas desligaram genes naturais individuais e verificaram se seus análogos artificiais podiam desempenhar o mesmo papel biológico. O resultado foi bastante impressionante: cerca de 580 de 680 genes artificiais se mostraram funcionais.
"Com os conhecimentos adquiridos, poderemos aprimorar nosso algoritmo e desenvolver uma nova versão do genoma 3.0", diz Kristen. "Acreditamos que em um futuro próximo criaremos células bacterianas vivas com um genoma totalmente sintético."
Na primeira fase, tais pesquisas ajudarão os geneticistas a verificar a precisão de seu entendimento sobre o DNA e o papel de genes individuais, já que qualquer erro na síntese da cadeia resultará na morte ou na incapacidade do organismo com o novo genoma. No futuro, isso levará ao surgimento de microrganismos sintéticos, que serão criados para tarefas previamente definidas. Vírus artificiais poderão combater seus parentes naturais, enquanto bactérias especiais produzirão vitaminas ou medicamentos.
O estudo foi publicado na revista PNAS.
Fonte: 3dnews.ru
