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I ricercatori hanno scambiato il genoma del germe intestinale E. coli con uno artificiale
Micrografia di E. coli NIAID
I ricercatori affermano di aver sostituito tutti i geni di E. coli batteri con una copia completa del genoma sintetizzata in laboratorio. È un passo verso la creazione di germi geneticamente personalizzati per creare materiali specifici come il kevlar o altri polimeri.
Lo riferiscono gli scienziati dell'Università di Cambridge in natura come, in modo graduale, hanno gradualmente sostituito l'intero genoma dell'organismo - ha 4 milioni di lettere di DNA - con geni artificiali.
Ci sono voluti due anni, ma vorremmo arrivare al punto in cui possiamo produrre nuovi genomi sintetici in meno di un mese, afferma Jason Chin, biologo del Medical Research Council del Regno Unito, che ha guidato il team. Ciò accelererebbe enormemente il campo, il numero di cose che possiamo fare e testare.
I primi genomi batterici sintetici sono stati creati nel 2008 e nel 2010 presso il J. Craig Venter Institute. Ma il E. coli genoma, che è quattro volte la loro dimensione, stabilisce un nuovo record.
Un consorzio separato sta cercando di creare lievito di birra con geni artificiali, ma quel progetto non è ancora completo.
Sostituendo il genoma del batterio, il team di Chin lo ha anche semplificato sostituendo alcuni dei set di istruzioni del DNA di tre lettere, o codoni, che le cellule usano per determinare quale dei 20 amminoacidi aggiungeranno a una proteina.
Alla fine, quello di Chin E. coli ha solo 61 codoni invece dei soliti 64.
Ciò significa la nuova specie di germi, chiamata Syn61 , non solo hanno geni artificiali, ma mostrano anche che un organismo può vivere con quello che il team del Regno Unito chiama un codice genetico compresso.
Uno è un risultato tecnico; l'altro ti dice qualcosa di fondamentale sulla biologia e su quanto sia malleabile il codice genetico, dice Chin.
Semplificando il E. coli genoma significa che le parti inutilizzate del codice sono ora libere di fare altre cose. Ad esempio, potrebbero essere riproposti in modo che i batteri producano proteine che coinvolgono uno qualsiasi delle due centinaia di amminoacidi di cui la vita normalmente non fa uso. Ciò potrebbe portare alla produzione di polimeri insoliti nei batteri, come il materiale che entra nei giubbotti antiproiettile.
C'è anche una questione scientifica, dice Chin. Fin dagli anni '60, quando gli scienziati hanno decifrato per la prima volta il codice, non è stato chiaro esattamente perché funziona in questo modo: tra così tante possibilità, perché questa?
Nel 1968 Francis Crick, il co-scopritore della struttura chimica del DNA, propose la teoria dell'incidente congelato. Una volta che le forme di vita di base si sono evolute, ha suggerito, i codici tripletti sono rimasti bloccati perché qualsiasi deviazione dal programma universale sarebbe stato un grosso svantaggio. Rimuovendo i codoni, stiamo rompendo quel linguaggio comune, dice Chin. Stiamo sbloccando il codice.