Conheça o Syn57, as bactérias sintéticas vivas mais despojadas ainda

O código da vida é simples. Quatro letras genéticas dispostas em trigêmeos – chamados códons – codificam aminoácidos. Estes são os blocos de construção de proteínas, a maquinaria que alimenta a vida. Mas o código genético é redundante. Vários códons podem fazer o mesmo aminoácido. A maneira dessa natureza é proteger o genoma, ou é um acaso evolutivo – cientistas que estudam bactérias sintéticas podem ter uma resposta. Em um Tour de Force tecnológico, uma equipe do Laboratório de Biologia Molecular de Biologia Molecular construiu bactérias vivas com vários dessas peças redundantes de DNA recodificadas – tornando -a uma criatura sintética complexa com um dos genomas mais estranhos que já foi projetado. Um biólogo sintético do MIT que não esteve envolvido no estudo, disse ao New York Times. As bactérias cresceram e se expandiram como seus colegas naturais, embora a um ritmo mais lento, sugerindo que a vida ainda pode continuar mesmo com uma versão resumida do manual de DNA da natureza. Os resultados também foram as obras genéticas e médicas. Partes do genoma sintético podem ser recodificadas para transformar as bactérias em pequenos fabricantes que produzem medicamentos que salvam vidas. E como não possuem os vírus de máquinas genéticas explorando durante as infecções, as bactérias podem ser imunes à contaminação. Reescrevam as coisas vivas de reescrita usam as mesmas quatro letras de DNA – A, T, C e G. As máquinas moleculares da célula lê -las em grupos de três – jogadas conhecidas como códões -, assim como os traduzidos para os traduzidos. Ao todo, existem 64 códons. Sessenta e um deles representam vinte aminoácidos diferentes, e três dão às células um sinal de “parada” que termina a cadeia de proteínas em crescimento. Mas a matemática não aumenta. Alguns códons são redundantes. Por exemplo, o TCG codifica a serina de aminoácidos, mas também cinco outros códons. Isso levou os cientistas a se perguntarem: o que acontece se nos livrarmos desses códons extras – por exemplo, apenas o TCG representa a serina – e transferindo aqueles que agora estão “vazios” para outros aminoácidos? No começo, isso não era mais do que um sonho de febre. Mas, graças à ascensão de ferramentas de edição de genes altamente eficientes e acessíveis, como o CRISPR, os cientistas fizeram progresso constante. Há quase uma década, uma equipe de Harvard substituiu sete códons por códons alternativos (mas sinônimos) nas bactérias Escherichia coli, um cavalo de trabalho comum no laboratório que também é amplamente utilizado na biotecnologia. Foi um tremendo empreendimento. O genoma de E. coli tem aproximadamente quatro milhões de pares de bases de comprimento, com os códons espalhados por toda parte, tornando quase impossível para as ferramentas de edição de genes segmentarem uma a uma. Em vez disso, os cientistas fizeram o genoma personalizado do zero. Eles adotaram uma abordagem de “dividir e conquistar”, construindo o DNA reprogramado em 55 fragmentos. Mas eles não foram capazes de juntar esses fragmentos em bactérias funcionais. Três anos depois, Jason Chin, o principal autor do novo estudo, e colegas projetados por bactérias vivas que usam apenas 61 códons para crescer e se reproduzir. A equipe de Chin posteriormente assinou novamente vários códons “vazios” para tornar as bactérias invencíveis a todos os vírus, substituindo mais de 18.000 códons por aminoácidos sintéticos que não existem no mundo natural. Isso foi um sucesso, mas não estava claro quanto mais os cientistas poderia ir, a equipe. A equipe pretendia criar bactérias sintéticas vivas com sete alterações de códon: quatro para serina, dois para alanina e um para um códon de parada. Mas isso pode afetar como as células produzem a proteína final – por exemplo, desacelerando a produção de proteínas e eventualmente matando as bactérias. Portanto, em vez de recodificar todo o genoma de uma só vez, a equipe iniciou pequenas e monitorou a saúde das bactérias a cada novo passo. Eles tentaram primeiro várias estratégias de compactação de códon em uma pequena seção do genoma de E. coli rico em genes necessários para o crescimento e a sobrevivência. Depois de identificar vários “esquemas de recodificação” que não pareciam prejudicar as bactérias, eles montaram fragmentos de DNA sintético que eram aproximadamente 100.000 letras de comprimento e os inseriram em várias cepas de E. coli. Enquanto a maioria das bactérias parecia relativamente saudável, alguns não sobreviveram ou cresceram lentamente. Cavando profundamente no genoma das células, a equipe encontrou pedaços curiosos de DNA que pareciam resilientes à reprogramação. Correlacionando o crescimento das bactérias para as quais os segmentos sintéticos que eles acrescentaram os ajudaram a identificar regiões genéticas que poderiam limitar o crescimento quando alteradas. “O mapeamento e a fixação em cada estágio da síntese foi frequentemente crucial para permitir a próxima etapa da síntese”, escreveu a equipe. Essas experiências ajudaram a capturar designs defeituosos e levaram a “apenas no tempo” corrigir que ajustaram todo o genoma sintético-quatro milhões de pares de bases no total. As bactérias sintéticas usam 55 códons para codificar toda a faixa de aminoácidos e dois códons de parada. As bactérias cresceram em uma superfície de geléia e em um líquido nutritivo, mas quatro vezes mais lento que seus colegas naturais. A equipe acha que mais ajustes de DNA podem acelerar o crescimento, eles escreveram. Um vida sintética Boomsyn57 poderia em breve ter companhia. No ano passado, a Akos Nyerges, na Harvard Medical School e na equipe, projetou um esquema genético de 57 codon e 57 codon-descrito em uma pré-impressão-que agora eles estão costurando um genoma funcional. Melavendo, o Syn57 oferece um quadro branco para mais engenharia. Os cientistas poderiam atribuir aminoácidos sintéticos a códons “vazios” no genoma do Syn57, para que as células produzam medicamentos à base de proteínas. As bactérias também podem ser projetadas para vasculhar o meio ambiente em busca de poluição ou mastigação de microplásticos. Como eles usam um dicionário genético diferente, é improvável que as criaturas sintéticas contaminem populações naturais e causam estragos nos ecossistemas. Os autores agora procuram melhorar sua criação pela limpeza da casa. Os ônibus moleculares chamados RNAs de transferência leem códons naturais e, com base em cada códon, eles transportam aminoácidos específicos para a fábrica de fabricação de proteínas da célula, como os chauffeurs celulares. Isso pode confundir e perturbar os processos celulares. Livrar as células de RNAs de transferência redundantes – e potencialmente adicionar novos que transportam novos aminoácidos sintéticos – podem levar a organismos sintéticos mais robustos com usos biotecnológicos incomuns. Os resultados também sugerem que você não pode ser uma redundância genética. NYERGES.

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