5 Cromosomas De Levadura Sintética Creados

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Los científicos anunciaron recientemente que habían reemplazado cinco de los cromosomas en una levadura natural con versiones sintéticas.

El mundo está un paso más cerca de un nuevo organismo sintético.

Los científicos han creado cinco cromosomas de levadura sintética y los han colocado dentro de las células de levadura. Los cromosomas se componen de las letras normales, o pares de bases, que forman el ADN, pero la secuencia es ligeramente diferente de las que se encuentran naturalmente en la levadura.

Los nuevos cromosomas podrían ayudar a responder preguntas básicas de la ciencia, como cuál es el propósito de porciones de ADN que no codifican genes; También podrían ser útiles para producir fármacos como anticuerpos contra el cáncer a gran escala, dijo el coautor del estudio Joel Bader, profesor de bioinformática en la Universidad Johns Hopkins en Baltimore.

Los hallazgos fueron publicados hoy (9 de marzo) en la revista Science en siete artículos separados. [Desentrañar el genoma humano: 6 hitos moleculares]

Construyendo un genoma

En 2010, los científicos lograron crear el primer organismo vivo con un genoma completamente sintético, una bacteria llamada Mycoplasma mycoides. Otros laboratorios han modificado los genes necesarios para la vida, creando bacterias con genomas sintéticos que contienen la menor cantidad de genes necesarios para la vida. En 2014, los investigadores sintetizaron el primer cromosoma de levadura artificial. [Infografía: Cómo los científicos crearon una forma de vida semi-artificial]

El nuevo esfuerzo es parte de un proyecto más grande llamado Proyecto de Genoma de Levadura Sintética (Sc2.0), cuyo objetivo es reemplazar los 16 cromosomas de levadura con versiones sintéticas. Una vez que esas versiones sintéticas se intercambian con las naturales, podrían modificarse para que la levadura resultante produzca químicos industriales, antibióticos o incluso carne falsa más sabrosa, dijo Bader.

Para construir los genomas sintéticos, los equipos analizaron primero los archivos de computadora que contenían todos los datos genéticos de la levadura natural de Baker. A continuación, observaron los genomas de diseño que esperaban replicar e hicieron cambios a los genomas de referencia en los archivos de computadora. A partir de ahí, los archivos se dividen en secuencias más pequeñas que corresponden a lo que se puede hacer en el laboratorio.

A partir de ahí, el equipo sintetizó los pares de bases individuales, o letras de ADN, en un plato, luego usó las plantillas para ensamblar pequeños fragmentos de ADN, que luego se juntaron. Estos fragmentos ligeramente más grandes se colocaron en levadura. Las células de levadura utilizan un método llamado recombinación homóloga para reparar el ADN dañado, y el equipo aprovechó esta capacidad para hacer que la célula intercambie su código genético real y lo reemplace con fragmentos sintéticos de ADN. Al hacer este proceso una y otra vez, el equipo eventualmente reemplazó los cinco cromosomas de levadura con copias sintéticas, dijo Bader.

"Una de las cosas sorprendentes es que solo estamos introduciendo ADN en las células, y las células de levadura lo están organizando en cromosomas", dijo Bader a WordsSideKick.com.

Esto hace que el proceso de creación de cromosomas sintéticos sea mucho más fácil, considerando que los cromosomas están formados por ADN enrollado alrededor de pequeños carretes conocidos como histonas, que también son modificados por sustancias químicas separadas. Debido a que las células de los mamíferos carecen de recombinación homóloga, probablemente sería más complicado ensamblar un cromosoma de los mamíferos, dijo Bader.

Los genomas sintéticos son muy similares a los naturales, pero los investigadores eliminaron algunos de los genes que sospechan que no son necesarios. También eliminaron una de las secuencias de tres letras que le dicen a la célula que deje de leer un fragmento de ADN y lo traduzca en una proteína, conocida como codón de parada. El objetivo es, en última instancia, reutilizar este codón de parada para crear formas de aminoácidos potencialmente nuevas, dijo Bader.

Metas a largo plazo

El equipo espera que al crear una levadura completamente sintética, puedan responder preguntas básicas sobre el papel del ADN. Por ejemplo, a menudo hay secuencias repetitivas de ADN que muchos científicos creen que son los residuos que quedan de las infecciones virales en el pasado de la levadura. Al eliminar estos fragmentos, los investigadores pueden probar efectivamente estas ideas. Los científicos también podrían construir moléculas complicadas, como las proteínas de anticuerpos con punta de azúcar que se usan en los tratamientos más nuevos para el cáncer, que normalmente se deben producir en costosos cultivos de células de mamíferos, dijo Bader.

Si bien el nuevo trabajo utiliza esencialmente las mismas técnicas de ensamblaje genético que el proyecto de 2014, el desarrollo de nuevos programas de computadora permitió que grandes grupos colaboraran en el proyecto, dijo George Church, genetista de la Universidad de Harvard que está trabajando en un laboratorio sintético separado. E. coli Proyecto del genoma, llamado el proyecto rE.coli. También está trabajando en un proyecto para crear cerdos humanizados que podrían proporcionar trasplantes que no serían rechazados por el sistema inmunológico.

Además, traducir las lecciones aprendidas en levadura podría ser un desafío, dijo Church, que no participó en la investigación actual.

"Ya sea que aprendamos de esto en los grandes proyectos de escritura genómica en cerdos y humanos, eso está por verse", dijo Church a WordsSideKick.com.

Curiosamente, el proyecto utilizó la muy aclamada herramienta de edición de corte y pegado llamada CRISPR para solo 31 cambios genéticos de más de 5 millones de letras reunidas en el proyecto. Si bien CRISPR se ha promovido como una forma revolucionaria de realizar ediciones punto por punto en el genoma, tiene un índice de error bastante alto, de alrededor del 50 por ciento por cada cambio realizado, dijo Church.

"Si haces 10 de esos [cambios CRISPR] tienes una probabilidad de 1 en 1,000 de obtener lo correcto, y si haces 20 de esos tienes una probabilidad de 1 entre 1 billón de obtener lo correcto, "Dijo la iglesia.

Dado que, en el futuro, es más probable que los científicos sinteticen grandes franjas del genoma utilizando esta técnica y luego simplemente la intercambien, porque la tasa de error general es más baja que la de hacer muchos pequeños cambios basados ​​en letras utilizando CRISPR, dijo Church. Eso puede ser especialmente cierto para cosas como los cerdos humanizados, que los científicos saben que requerirán muchos cambios genéticos, agregó.

Publicado originalmente en WordsSideKick.com.


Suplemento De Vídeo: Craig Venter: Crear vida artificial.




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