Cientistas criaram a primeira coisa viva com DNA totalmente sintético

Num precedente histórico, cientistas da Universidade de Cambridge criaram o primeiro organismo vivo do mundo a partir de DNA totalmente sintético e redesenhado. Segundo o The Guardian , eles basearam o organismo em Escherichia coli , mais conhecida como E. coli .

O estudo foi publicado ontem na Nature . Os pesquisadores optaram por usar E. coli como base devido à sua capacidade de sobreviver com um pequeno conjunto de instruções genéticas. O projeto de dois anos começou lendo e redesenhando todo o código genético de E. coli , antes de fazer uma versão sintética de seu genoma modificado.

O código genético é escrito pelas letras G, A, T e C. Quando impresso na íntegra em papel padrão para impressora, o genoma artificial tinha 970 páginas. Agora é oficialmente o maior cientista do genoma que já construiu.

“Não estava totalmente claro se era possível criar um genoma tão grande e se era possível alterá-lo tanto”, disse Jason Chin, líder de projeto e professor de Cambridge.

Para compreender completamente o peso dessa conquista, é necessário ter uma visão geral dos fundamentos da biologia moderna. Vamos dar uma olhada.

Cada célula possui DNA, que contém as instruções necessárias para que essa célula funcione. Se uma célula precisa de mais proteína, por exemplo, ela simplesmente lê o DNA que codifica a proteína necessária. As letras de DNA são compostas por trios, chamados códons – TCA, CGT e assim por diante.

Existem 64 codões possíveis, de cada combinação de três letras de G, A, T e C. Muitos deles são redundantes, no entanto, e fazem o mesmo trabalho.

Enquanto 61 códons produzem 20 aminoácidos naturais, que podem ser reunidos em várias seqüências para formar qualquer proteína na natureza, e os três códons restantes existem para servir como luzes vermelhas. Eles essencialmente informam a célula quando a construção da proteína termina e ordenam que a célula pare.

O que a equipe de Cambridge conseguiu foi redesenhar o genoma da E. coli removendo códons redundantes, para ver como um organismo vivo pode ser simplificado enquanto ainda está em funcionamento.

Primeiro, eles escanearam o DNA da bactéria em um computador. Sempre que viam um códon TCG – que produz um aminoácido chamado serina -, eles eram alterados para AGC, que faz o mesmo trabalho. Eles substituíram mais dois códons da mesma maneira, minimizando a variação genética das bactérias.

Mais de 18.000 edições depois, todas as instâncias desses três códons foram erradicadas do genoma sintético de E. coli . Esse código genético remixado foi adicionado a E. coli e começou a substituir o genoma do original pela atualização sintética.

No final, a equipe criou com sucesso o que eles chamaram de Syn61, um micróbio feito de DNA totalmente sintético e altamente modificado. Embora essa bactéria seja um pouco mais longa que sua contraparte natural e demore mais para crescer, ela sobrevive – que era o objetivo desde o início.

“É incrível”, disse Chin. Ele explicou que essas bactérias projetadas podem se tornar extremamente benéficas em medicamentos do futuro. Como o DNA deles é diferente dos organismos naturais, os vírus teriam mais dificuldade em se expandir, tornando-os resistentes a vírus.

A E. coli já é comumente usada para produzir insulina e vários compostos para combater o câncer, esclerose múltipla, evitar ataques cardíacos e doenças oculares. Esse nível de modificação genética pode impedir a contaminação das linhas de produção desses medicamentos.

No campo dos genomas sintéticos, os cientistas percorreram um longo caminho em muito pouco tempo. Em 2010, os cientistas americanos criaram o primeiro organismo vivo do mundo com um genoma sintético. Mycoplasma mycoides tem um genoma muito menor que E. coli , e não foi redesenhado tão completamente quanto Syn61. Além disso, esse projeto levou 15 anos e US $ 40 milhões.

“Eles levaram o campo da genômica sintética a um novo nível, não apenas construindo com sucesso o maior genoma sintético de todos os tempos, mas também fazendo as alterações mais codificantes de um genoma até agora”, disse Tom Ellis, pesquisador de biologia sintética da Imperial College London.

Clyde Hutchinson, que trabalhou no projeto de 2010, ficou surpreso com o trabalho dos cientistas de Cambridge.

“Essa escala de substituição do genoma é maior do que qualquer substituição completa do genoma relatada até agora”, disse ele.

 

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