E. coli puede causar enfermedades graves, pero también se usa a menudo en el desarrollo de fármacos
Victor Habbick Visions/Science Photo Library
Hemos ido más allá de nunca antes en crear vida Eso es diferente a todo lo que ha evolucionado naturalmente. El genoma de un Escherichia coli La bacteria se ha rediseñado en una computadora para usar solo 57 de los 64 códigos genéticos, que se sintetizaron desde cero y luego se pusieron en una bacteria viva.
“Este fue un esfuerzo gigantesco”, dice Wesley Robertson en el Laboratorio del Consejo de Investigación Médica de Biología Molecular en Cambridge, Reino Unido.
Su equipo hizo esto para demostrar que es posible, pero el 57-Codon E. colillamado SYN57, podría tener usos comerciales. Con más cambios, SYN57 podría hacerse completamente resistente a las infecciones viralesuna gran ventaja para la elaboración industrial de proteínas para medicamentos, alimento o cosméticos. Esto se debe a que los virus confían en su huésped para hacer proteínas, por lo que si el código se cambia, las proteínas virales saldrán mal.
Con otros ajustes, SYN57 podría usarse para producir proteínas que contienen hasta 27 aminoácidos diferentes, mientras que las proteínas naturales contienen solo 20. Estas proteínas sintéticas podrían hacer cosas que no se pueden ver con proteínas normales.
Una proteína es una cadena de aminoácidos ensamblados en la secuencia específica establecida en un gen. Cada juego de tres ADN Las letras, o codón, dicen las fábricas de fabricación de proteínas que los aminoácidos agregarán a continuación, o cuándo detenerse porque una proteína está completa.
Hay cuatro letras de ADN, lo que hace que 64 codones diferentes. Pero los organismos vivos en la Tierra generalmente hacen proteínas con solo 20 tipos de aminoácidos, por lo que hay mucha redundancia, con dos o más codones diferentes que especifican la mayoría de los aminoácidos.
Si todas las instancias de un codón para un aminoácido particular se reemplazan con otro codón para el mismo aminoácido, ese primer codón se libera para otros fines. Por ejemplo, se puede usar para codificar un aminoácido no natural o incluso otro tipo de productos químicos, lo que permite la creación de nuevos tipos de proteínas.
En teoría, hasta 43 codones podrían liberarse en un organismo vivo porque solo se necesitan 21: 20 para el conjunto estándar de aminoácidos, más un codón de parada. En la práctica, esto aún no se puede lograr porque cuantos más cambios se realizan a un genoma, mayor será la probabilidad de que algunos cambios sean perjudiciales involuntarios.
En cambio, los biólogos comienzan relativamente pequeños. En 2011, Se hicieron 314 ediciones genéticas para E. coli Para tratar de liberar un codón.
Hacer miles de ediciones genéticas es muy laborioso, por lo que Robertson y su equipo sintetizaron ADN desde cero. En 2019, anunciaron la creación de SYN61, con 18,000 cambios en los 4 millones de cartas de ADN en E. coli‘S Genome, liberando tres codones. Una compañía spin-off llamada Constructivo.bio está desarrollando aplicaciones comerciales.
Ahora, los investigadores han realizado 101,000 cambios para liberar siete codones en SYN57. Para lograr esto, los pequeños fragmentos del genoma recodado tuvieron que ser probados en la vida bacterias para identificar y corregir los muchos cambios perjudiciales. Este arduo proceso se repitió con fragmentos cada vez más grandes hasta que el genoma se completó.
“Este es un logro significativo y el resultado de años de trabajo”, dice Akos nyerges en la Facultad de Medicina de Harvard. El equipo de Nyerges también es trabajando para liberar siete codones en E. colipero recodificando diferentes codones. “Nuestro 57-Codon E. coli La tensión todavía está en progreso ”, dice.
Si bien SYN57 ya está completo, crece mucho más lentamente de lo normal. Para fines comerciales, esto deberá mejorarse. “Anticipamos que podremos mejorar la tasa de crecimiento, para que sea más útil”, dice Robertson.
Por ahora, su equipo planea concentrarse en explorar las aplicaciones potenciales de SYN57 en lugar de tratar de liberar aún más codones. “Hay mucho que hacer antes de pensar en comprimir aún más el código genético”, dice.
El Primera bacteria con un genoma sintético fue creado en 2010, pero el objetivo había para crear un organismo simplificado en lugar de recodificar codones.
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