NeoFronteras

Bacterias con ADN sintético funcional

Área: Biología,Genética — domingo, 3 de diciembre de 2017

Consiguen que unas nuevas bases nitrogenadas sintéticas se mantengan de modo indefinido en un microorganismo semisintético y que además sean funcionales.

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Si hace veinte años nos hubieran dicho que íbamos a crear vida sintética no lo hubiéramos creído. Pero esa es la realidad en la que estamos ya.

Pero la ciencia es un proceso que, generalmente, es lento, por lo que ha tenido que pasar un tiempo y todavía queda camino por recorrer. Desde estas páginas de NeoFronteras hemos visto los primeros pasos que se han dado en la creación de microorganismos con ADN sintético que incorpora bases nitrogenada que no existen en la Naturaleza. La idea es conseguir bacterias que sean más efectivas a la hora de producir fármacos y otras sustancias.

Las bases nitrogenadas que la vida terrestre ha usado en el ADN durante miles de millones de años han sido adenina, citosina, guanina y timina o A, C, G y T. Con ese alfabeto de cuatro letras se pueden codificar las proteínas y las enzimas que las células necesitan para funcionar y seguir vivas. Un grupo de tres de esas letras, lo que constituye un codón, codifica un aminoácido de los 20 que usa la vida terrestre y una secuencia de aminoácidos producen una proteína. Así que de las 64 posibilidades se usan de modo redundante para codificar esos 20 aminoácidos.

Desde hace unos años algunos grupos de investigación, como el del Instituto Scripps dirigido por Floyd Romesberg, están añadiendo nuevas letras a ese alfabeto de cuatro. Vimos por aquí algunos de los logros alcanzados en este campo. La idea es que si se tienen seis o más letras en lugar de cuatro, entonces se puedan codificar muchos más aminoácidos y, por tanto, proteínas que no existan en la Naturaleza. Otros, como el equipo de George Church (Harvard Medical School), usan una aproximación distinta y tratan desde hace un tiempo reducir la redundancia en la codificación con los cuatro aminoácidos naturales para así poder usar un mayor número de aminoácidos distintos.

Ahora, el equipo del Instituto Scripps ha conseguido que unas bacterias con ADN expandido con bases nitrogenadas artificiales produzcan proteínas. El logro no es sencillo, pues las bases artificiales introducidas tienen que realizar su función sin que interfiera negativamente sobre una estructura bioquímica que no ha cambiado gran cosa en 4000 millones de años.

Ya en 2014 consiguieron que las bacterias incorporaran dos nuevas bases a las cuatro naturales. Pero estas células iban progresivamente perdiendo estas bases nuevas y terminaban sólo con las tradicionales.

Este mismo año crearon otras bacterias de E. coli mejores modificadas con dos bases nuevas que conservaban hasta cierto momento, pero al final perdían la capacidad de usar estos nuevos codones.

El su ultima publicación del pasado 29 de noviembre, este equipo parece que ha conseguido bacterias modificadas sanas que sí mantienen las bases artificiales en el tiempo y, además, pueden codificar los aminoácidos PrK y pAzF, que no existen en la Naturaleza. La proteína que sintetizan con estos nuevos aminoácidos es fluorescente y emite una suave luz verde bajo las condiciones adecuadas. Esta fluorescencia permite visualizar fácilmente si la proteína se está expresando, actuando así de indicador. Las bacterias así modificadas fluorescen en verde, como se puede apreciar en la imagen de cabecera.

Para poder conseguir todo esto, los investigadores tuvieron que modificar el ARN de transferencia, que normalmente es la molécula que lee los codones y porta la información leída para que en los ribosomas se sinteticen las proteínas codificadas en esa información al unirse aminoácidos en una secuencia.

Los nuevos aminoácidos no cambian la forma, y por tanto la función, de la proteína fluorescente. Pero, una vez conseguido este logro, estos mismos investigadores ya trabajan en dar un paso más allá a partir de esta idea. En este caso se trata de la introducción de nuevas bases y, por tanto, de nuevos aminoácidos que sí cambian la función de una proteína implicada en la resistencia a los antibióticos emparentados con la penicilina. También trabajan en 12 nuevos codones funcionales que incorporen bases no naturales que sirvan para ese propósito.

La meta de este equipo, como la de otros que trabajan en el mismo área, es la síntesis de nuevos fármacos de una forma económica.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5845

Fuentes y referencias:
Artículo original 1.
Artículo original 2.
Hacia un código genético sintético.
ADN de 12 bases.
Bacteria sintética con código genético ampliado.
Foto: William B. Kiosses

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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8 Comentarios »

  1. lluís:

    “lo que constituye un codón”, se fue una “n”. Será una gran cosa si estos estudios desembocan en nuevos fármacos que puedan hacer frente a la “crísis de los antibióticos”.

  2. tomás:

    Si bien me alegra muchísimo la noticia, creo que el optimismo expresado en el resumen inicial y en el primer párrafo, es excesivo. Porque partimos de un organismo vivo al que logramos mantener con vida a pesar de transformarlo profundamente. Pero, a mi entender, en ningún momento ha dejado de estar vivo. Por tanto no hemos creado vida; solo la hemos modificado de forma muy importante y esperanzadora.
    Y sí “… todavía queda camino por recorrer”: un camino sin final en todas las áreas de la ciencia.

  3. Miguel Ángel:

    “Codón” es correcto, amigo Lluís: un grupo de 3 bases nitrogenadas.

  4. NeoFronteras:

    Fue corregido, había una n de más. Obviamente una errata tipográfica.

  5. lluís:

    Ya, un errata tipográfica.Por supuesto, pero es que con la n de más la palabra resultante “cantaba” un poquitín. De no haber sido así, nada hubiera señalado al respecto.Puesto que el amigo Neo, ya hace más que suficiente, invirtiendo en tiempo y esfuerzo, para divulgar la ciencia.

    El amigo Miguel Ángel, no entendió mi comentario,según veo por el suyo.Pero tal como lo escribí es fácil que no se entendiese, especialmente si se leyó el artículo tras la corrección.

    Saludos a todos.

  6. Miguel Ángel:

    Así es, amigo Lluís: ya estaba corregido cuando lo leí.
    Un fuerte abrazo y mis disulpas por la confusión.

  7. tomás:

    ¡Ni había caído hasta ahora! ¿Así que un co-dón es eso que se ponen los bacterios para evitar embarazos no deseados? ¡Mira que soy ingénuo!

  8. Miguel Ángel:

    Depende de la religión que profese el fermento. Si es mormón, no se pondrá el profiláctico ni hará uso otros medios contraceptivos, procurando conjugarse con el mayor número de bacterias hembras.
    Pero si el coco es budista, es posible que en su camino hacia el desapego abrace la castidad y alcance el nirvana procariota.
    Si se trata de un bacilo de “Junts”, puede que se lo ponga, o puede que no. No se sabe, porque lo está pensando. Con técnicas de avanzadas de microscopía, se ha podido observar recientemente que algunas de estas bacterias son capaces de migrar a Bélgica a protestar del cruel estado opresor, para después acabar metabolizando maltosa en un restaurante de Bruselas que se llama “Sabores de España”.
    Cosas veredes, amigo Tomás.

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