20 de Febrero de 2020
Biología sintética

Diseñan un genoma artificial capaz de replicarse fuera de la célula

El sistema in vitro, además de duplicar el ADN, también sintetiza proteínas.

La habilidad de reproducirse de forma autónoma constituye una de las principales características de los organismos vivos. [iStock/Pogonici]

La obtención de un sistema que pueda replicarse por sí mismo constituye el primer paso para la creación de vida artificial. Ahora, Hannes Mutschler y su equipo, del Instituto de Bioquímica Max Planck en Martinsried, junto con investigadores de la Universidad de Stuttgart, ambos en Alemania, presentan, en la revista Nature Communications, un genoma sintético capaz de duplicarse y sintetizar proteínas.

En concreto, los científicos trabajaron con 11 fragmentos de ADN circular, procedentes de la bacteria Escherichia coli, y formados por más de 116.000 pares de bases. Esto es el tamaño mínimo necesario para la autoreplicación. Dicho genoma diseñado en el laboratorio contenía 30 de los factores de traducción que expresa el microorganismo, además de los 3 ARNs ribosómicos, un sistema de regeneración de energía, así como las enzimas polimerasas de ADN y ARN. Es decir, la maquinaria celular esencial para obtener nuevas moléculas de material genético y producir proteínas a partir de ellas.

Tras probar distintas condiciones, y en presencia de nucleótidos, los autores lograron detectar la formación de novo de cadenas de ADN. De forma interesante, mediante espectrofotometría de masas, también observaron un aumento de la concentración de proteínas en el medio de trabajo. Ello sugiere que el sistema no solo es capaz de leer y copiar fragmentos del genoma, sino que además produce sus propias moléculas proteicas, fuera de la estructura celular. Asimismo, de acuerdo con los resultados, ambos procesos ocurren de forma simultánea, de modo parecido a como sucede en el interior de una célula real.

A fin de comprobar la compatibilidad de las copias del genoma sintético con un sistema vivo, una vez purificadas, los científicos las introdujeron en Escherichia coli, donde se incorporó al material genético bacteriano y se expresó como propio del microorganismo.

Para Mutschler y sus colaboradores el hallazgo supone un avance en el campo de la biología sintética. Esta disciplina ahonda en el conocimiento de los organismos vivos mediante la construcción de sistemas artificiales que simulan los procesos biológicos que acontecen en ellos. Una célula sintética viable facilitaría la producción de proteínas u otras moléculas con fines terapéuticos, además de constituir un modelo in vitro para el estudio de las funciones celulares, tanto fisiológicas como patológicas.

Marta Pulido Salgado

Referencia: «In vitro self-replication and multicistronic expression of large synthetic genomes», de K. Libicher etal., en Nature Communications; 11(904), publicado el 14 de febrero de 2020.

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