Preț de miliarde de ani, codurile ADN ale vieții de pe Terra au fost scrise cu doar patru „litere” genetice – A, T, G și C. Acum, cercetătorii americani au anunțat că au reușit să adauge alte două litere.
Într-o lucrare publicată în jurnalul Nature, bio-inginerii de la Scripps Research Institute au anunțat că au introdus cu succes două molecule sintetice în genomul unei bacterii Escherichia coli, care a supraviețuit și a reprodus noul material genetic.
Pe lângă nucleotidele naturale adenină, timină, guanină și citozină, ce formează structura de tip elice-dublă a ADN-ului, bateria conținea alți doi parteneri ce formau o bază azotată, ce au fost denumiți de către cercetători d5SICS și dNaM. De mai bine de un deceniu, oamenii de știință experimentează cu aceste baze azotate ne-naturale, afirmând că acestea ar putea fi cheia pentru descoperirea unor noi antibiotice, a unor viitoare medicamente împotriva cancerului, a unor vaccinuri îmbunătățite, a unor nanomateriale și a altor inovații. Până acum, însă, aceste experimente aveau loc doar în eprubete. „Aceste baze azotate ne-naturale funcționau de minune in vitro, dar marea provocare a fost să le facem să funcționeze în mediul mult mai complex al unei celule vii”, a explicat Denis Malyshev, coordonatorul acestui studiu. Noul material genetic nu pare să fie toxic pentru bacterie, iar acesta rămâne în genomul organismului exclusiv în condiții de laborator. Într-un mediu natural, moleculele se degradează și dispar într-o zi sau două. Odată dispărute, bacteria revine la bazele azotate naturale. Experții afirmă că introducerea acestor materiale sintetice în genomul E. coli este o piatră de hotar.
„Cu siguranță, este o reușită semnificativă”, a comentat Ross Thyer, un specialist în biologie sintetică de la Universitatea Texas, ce nu a luat parte în această cercetare. „Ce mă entuziasmează cel mai tare este modul în care această reușită ne va ajuta să găsim răspunsuri la câteva întrebări evoluționare importante, cum ar fi: de ce a ales viața acest set de baze azotate?”, a mai spus Thyer. Reușita ar putea duce la crearea unor organisme care pot produce medicamente sau produse industriale ce nu pot fi create de celule ce conțin doar ADN natural. Cercetătorii din spatele acestei reușite au format deja o companie prin care doresc să folosească acestă tehnică pentru a crea noi antibiotice, vaccinuri și alte produse. Cercetarea oferă totodată dovezi în favoarea idei că viața poate exista altundeva în univers într-o formă genetică diferită de cea de pe Terra. „Această reușită reprezintă prima dată când o celulă vie gestionează un alfabet genetic «extraterestru»”, a comentat Steven A. Benner, un cercetător de la Foundation for Applied Molecular Evolution.
Studiul va duce, cu siguranță, la întrebări referitoare la siguranța acestor cercetări și la acuzații că oamenii de știință se joacă de-a Dumnezeu. „Această formă de viață «extraterestră», fără precedent, ar putea avea în timp consecințe foarte mari din punct de vedere etic și legal”, a comentat Jim Thomas, reprezentantul organizației non-profit ETC Group. „În timp ce specialiștii în domeniul biologiei sintetice inventează noi metode de a se juca cu elementele fundamentale ale vieții, guvernele nu au putut să încropească nici cele mai elementare detalii pentru supravegherea și reglementarea acestui domeniu”, spune Thomas.
Malyshev și colegii săi au creat bacteria semi-sintetică prin inginerie genetică, realizând o bucată de ADN cunoscută sub numele de plasmidă.
Plasmida artificială conținea nucleotidele normale, A, T, G și C, și două molecule concepute de om, ce formau o nouă „treaptă” pe „scara” ADN.
Mult mai dificil a fost „convingerea” bacteriei să mențină aceste molecule în ADN-ul său. La fel ca orice alt material genetic, noile molecule se degradează cu timpul. Deși celulele repară în mod regulat nucleotidele naturale cu materialele avute la dispoziție, E. coli nu dispunea de mijloace care să-i permită să producă materialele sintetice străine.
Pentru a permite acestui material să supraviețuiască în bacterie și să fie transmis mai departe în timpul reproducerii, cercetătorii s-au gândit să înconjoare celulele cu o soluție ce conținea noul material. De asemenea, oamenii de știință s-au gândit că va fi nevoie să creeze o „poartă” care să permită moleculelor sintetice să intre în celulă. Pentru a crea acest portal, cercetătorii au conceput o tulpină de E. coli care exprima o proteină NTT, care ar fi recunoscut moleculele necesare în mediul înconjurător și care le-ar fi escortat în celulă. „Aceasta a fost reușita cea mare pentru noi”, a comentat Malyshev. Odată ce aceste condiții au fost îndeplinite, bacteria semi-sintetică a supraviețuit și a părut să se reproducă „fără vreo dificultate”, au notat autorii. De asemenea, celula nu a atacat și nici nu a eliminat materialul străin. „Astfel, bacteria rezultată este primul organism care propagă în mod stabil un alfabet genetic extins”, scriu autorii. Următorul pas pentru specialiștii în biologie sintetică va fi să ofere celulelor experimentale un motiv pentru care să mențină codul genetic sintetic. „În acest moment, dacă pierd în mod treptat acest cod, celulelor nu le pasă”, spune Thyer. „Așadar, una din marile provocări este de a concepe aceste celule astfel încât să fie dependente de aceste baze azotate nenaturale. Trebuie să le dăm o funcție care să confere un beneficiu semnificativ celulelor”, concluzionează specialistul.
Sursa: descopera.ro