Panamá: Jueves, 23 Enero 2020

Un equipo de científicos ha creado el primer ser vivo artificial con el ADN rediseñado y el código genético alterado. El hito, producto de una investigación liderada desde el Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica del Reino Unido, en Cambridge, abre nuevas posibilidades de utilizar microorganismos para producir moléculas y fármacos fuera del alcance de la biotecnología actual.

La información genética de prácticamente todos los organismos, desde la bacteria más minúscula hasta el ser humano, está codificada siguiendo el mismo patrón: el código genético. Esta uniformidad, de hecho, es una de las pruebas más firmes que apuntan a que toda la vida en la Tierra desciende de un único ancestro común.

El ADN es una larga cadena de moléculas enlazadas entre sí, llamadas bases nitrogenadas. Existen cuatro tipos de bases nitrogenadas y, por eso, la información genética está escrita en forma de un alfabeto de cuatro letras: A, T, G y C. Los genes, las instrucciones codificadas en el ADN, dictan cómo deben fabricarse las proteínas, que son las principales moléculas que determinan cómo son y funcionan las células. Todos los genes se traducen en palabras de tres letras –codones– que equivalen, cada una, a un aminoácido. Los aminoácidos se ensamblan según la secuencia de palabras dictada por el ADN siguiendo el código genético para formar proteínas como si fueran frases, hasta que llega un codón que marca un punto final.

Un cambio en la base de la vida

Todos los seres vivos del planeta, salvo contadas excepciones, compartimos el mismo código genético universal

Sin embargo, aunque por combinatoria existen 64 codones posibles, las células sólo utilizan 20 aminoácidos para fabricar sus proteínas. Tres de estos codones equivalen al punto final. Eso deja 61 codones restantes para dictar 20 aminoácidos. Así, como ocurre en la lengua, en el lenguaje genético también hay sinónimos: por ejemplo, el ADN puede tener hasta seis codones diferentes para referirse a un mismo aminoácido. Por el momento, se ignora por qué la evolución ha seleccionado precisamente este sistema tan redundante y por qué se conserva con tal fidelidad en todas las ramas del árbol de la vida.

En busca de acercarse a una respuesta a esos enigmas, los investigadores liderados desde Cambridge se propusieron comprobar si era posible eliminar algunos de esos codones sinónimos y crear un organismo que pudiera ser viable. Para ello, han rediseñado el genoma de una bacteria llamada Escherichia coli, la más utilizada en estudios genéticos y para producir moléculas y fármacos mediante ingeniería genética; por ejemplo, la insulina con la que se tratan las personas diabéticas.

La nueva bacteria artificial demuestra que es posible la vida con un código genético comprimido

Como si editasen un libro entero, los científicos sustituyeron tres codones por otros sinónimos todas las veces que aparecían en un gen a lo largo del genoma de 4 millones de letras de esta bacteria. Tras más de 18.000 sustituciones, borraron por completo esos tres codones.

Construir desde cero un genoma artificial entero en un solo paso es inviable actualmente. Por eso, igual que un escritor divide un libro en capítulos para hacerlo más asequible, los investigadores partieron el nuevo ADN en trocitos que fueron introduciendo en bacterias diferentes. Luego, a través de un proceso llamado conjugación, que es lo más parecido que las bacterias tienen al sexo, las fueron cruzando entre ellas hasta juntar todos los fragmentos en una sola célula: el primer ser vivo de la Tierra con un código genético editado artificialmente.

Los investigadores planean reaprovechar los codones que han borrado del genoma del microorganismo para introducir aminoácidos artificiales y así modificarla para que fabrique proteínas que a día de hoy no existen

Esta nueva bacteria sintética, que ha recibido el nombre de Syn61, tiene un código genético de 61 codones en lugar de los 64 naturales. Y, aunque crece un 60% más lento que una Escherichia coli normal y tiene una forma inusualmente alargada, es viable. “La creación de un organismo que utiliza un número reducido de codones para codificar los 20 aminoácidos canónicos demuestra que la vida puede operar con un número reducido de codones sinónimos”, escriben los autores en Nature , donde han presentado esta semana los resultados de su investigación.

Syn61 no es el primer organismo con un ADN artificial –en 2010 se presentó la primera bacteria sintética y en 2017, las primeras levaduras con cromosomas artificiales–. No obstante, es el ser vivo con un ADN rediseñado más largo hasta la fecha, el que más modificaciones presenta respecto al ADN natural y el primero con un código genético alterado.

La viabilidad de esta nueva bacteria abre un nuevo campo en la producción de fármacos y otras moléculas de origen biológico. Los investigadores planean reaprovechar los codones que han borrado del genoma de Syn61 para introducir aminoácidos artificiales y así modificarla para que fabrique proteínas que a día de hoy no existen. También intentarán borrar de su genoma otras redundancias para determinar hasta qué punto se puede comprimir el código genético, lo cual puede arrojar pistas sobre su naturaleza. Además, la estrategia que han utilizado para construir su genoma podría implementarse en otros laboratorios para agilizar la creación de microorganismos artificiales. La Vanguardia.

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