A fost creată cea mai sintetică formă de viață

Oamenii de știință au creat o bacterie cu un cod genetic mai simplificat – și mai modificat – decât oricare altă formă de viață de pe Pământ.

Această bacterie, o Escherichia coli sintetică numită Syn57, a fost proiectată să își construiască organismul folosind doar 57 dintre cei 64 de „codoni” care au stat la baza tuturor organismelor cunoscute timp de miliarde de ani.

Rețeta vieții este scrisă într-un limbaj ce utilizează 64 de codoni diferiți, fiecare alcătuit dintr-un triplet de nucleotide. Frazele lungi de codoni „din trei litere” formează ADN-ul și ARN-ul nostru.

Aceștia oferă celulelor noastre instrucțiunile esențiale pentru a transforma materia obișnuită în blocurile fundamentale ale vieții – aminoacizii – care sunt înșirați într-o secvență pentru a forma proteine.

Un codon este o secvență de ADN sau ARN formată din trei nucleotide. Atunci când o celulă construiește proteine, ea „citește” secvența de codoni, scrisă folosind aceste 64 de triplete de nucleotide, pentru a ști ce aminoacizi să adauge în continuare și când să se oprească. Însă acest sistem are unele duplicări inexplicabile. Toate organismele vii naturale își pot construi proteinele necesare cu doar 20 de aminoacizi, ceea ce înseamnă că mulți codoni sunt sinonimi și redundanți.

Syn57 elimină o parte dintre acești codoni aparent inutili. Alte echipe au încercat să atingă acest obiectiv, dar o echipă de la Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology din Marea Britanie este prima care a redus un organism viu la pragul de 57 de codoni, un record ce depășește realizarea anterioară de 61 de codoni.

Prin proiectarea întregului genom de la zero, cercetătorii au eliminat patru dintre cei șase codoni asociați cu aminoacidul serină, doi dintre cei patru codoni ai alaninei și un codon „stop”. Oriunde acești codoni redundanți apăreau în genomul bacteriei, ei au fost înlocuiți cu codoni sinonimi care transmit aceleași instrucțiuni. Aceasta a necesitat mai mult de 101.000 de modificări ale codului genetic. Modificările au fost planificate mai întâi pe computer, în fragmente de câte 100 kilobiți, după care a urmat munca dificilă de asamblare a genelor. Pentru a se asigura că nu introduceau schimbări fundamental dăunătoare microbilor, echipa a testat mici fragmente din genomul sintetic în bacterii vii, pas cu pas, până ce, în final, au reușit să le îmbine într-o tulpină complet sintetică.

„Am trecut cu siguranță prin momente în care ne-am întrebat: «Va fi un drum înfundat sau putem duce proiectul până la capăt?»”, a declarat biologul sintetic Wesley Robertson, unul dintre autorii principali ai studiului, pentru jurnalistul Carl Zimmer de la New York Times.

Este o realizare uriașă care demonstrează că viața poate supraviețui cu un plan genetic semnificativ redus. De asemenea, ea deschide posibilitatea ca restul codonilor rămași să fie repartizați altor roluri.

„Syn57 are mai mult spațiu pentru introducerea unor aminoacizi necanonici suplimentari, oferind oportunități mai mari de extindere a codului genetic”, a declarat echipa într-un comunicat de presă. „Acest lucru le va permite cercetătorilor să dezvolte polimeri și macrocicluri sintetice inovatoare.”

Și pentru că acest cod genetic „necanonic” al lui Syn57 ar trebui să fie de necitit pentru microbii „naturali”, precum virusurile – care se reproduc preluând mecanismul de producere a proteinelor al celulei – această bacterie ar putea rezista la infecții. Acest lucru ar putea reduce costurile asociate „fermelor” industriale de proteine bacteriene, unde epidemiile virale reprezintă un obstacol major.

Genomul „ilicit” ar putea, de asemenea, să sterilizeze practic bacteria modificată genetic, o perspectivă atractivă pentru a răspunde îngrijorărilor legate de răspândirea genelor modificate în mediul natural.

„Astfel putem preveni scăparea informației din organismul nostru sintetic”, i-a spus Robertson lui Zimmer.

„Această lucrare exemplifică modul în care sinteza genomului poate deplasa secvențele genetice ale organismelor către noi regiuni ale spațiului de secvențe, care nu ar fi fost accesibile vieții naturale”, concluzionează echipa.

Această cercetare a fost publicată în Science.

[sursa]