Paul Sparks
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Hace un par de miles de millones de años, cuatro moléculas bailaron en la elegante estructura de doble hélice del ADN, que proporciona los códigos para la vida en nuestro planeta. Pero, ¿eran estos cuatro jugadores realmente fundamentales para la aparición de la vida? ¿O podrían otros también haber dado lugar a nuestro código genético??
Un nuevo estudio, publicado hoy (20 de febrero) en la revista Science, respalda la última proposición: los científicos han moldeado recientemente un nuevo tipo de ADN en su elegante estructura de doble hélice y han descubierto que tiene propiedades que podrían sustentar la vida..
Pero si el ADN natural es una historia corta, este ADN sintético es una novela de Tolstoi.
Los investigadores crearon el ADN sintético utilizando cuatro moléculas adicionales, de modo que el producto resultante tenía un código compuesto por ocho letras en lugar de cuatro. Con el aumento de letras, este ADN tenía una capacidad mucho mayor para almacenar información. Los científicos llamaron al nuevo ADN "hachimoji", que significa "ocho letras" en japonés, ampliando el trabajo anterior de diferentes grupos que habían creado un ADN similar usando seis letras. [Genética en números: 10 cuentos tentadores]
Escribiendo el código
El ADN natural está compuesto por cuatro moléculas, llamadas bases nitrogenadas, que se emparejan entre sí para formar el código de la vida en la Tierra: A se une con T; G se une con C. El ADN de Hachimoji incluye estas cuatro bases naturales, más cuatro bases de nucleótidos más fabricadas sintéticamente: P, B, Z y S.
El grupo de investigación, que incluyó varios equipos diferentes en los EE. UU., Creó cientos de estas dobles hélices de Hachimoji con diferentes combinaciones de pares de bases de nucleótidos naturales y sintéticos. Luego, realizaron una serie de experimentos para ver si las diversas dobles hélices tenían propiedades necesarias para sustentar la vida..
El ADN natural tiene una propiedad distintiva que ninguna otra molécula genética parece tener: es estable y predecible. Eso significa que los investigadores pueden calcular exactamente cómo se comportará en determinadas temperaturas y entornos, incluso cuándo se degradará..
Pero resulta que los investigadores también pudieron hacer esto con el ADN de Hachimoji: pudieron idear un conjunto de reglas que pueden predecir la estabilidad del ADN cuando se expone a diferentes temperaturas..
Requisitos de por vida
El hallazgo de que es posible agregar las cuatro bases sintéticas y aún obtener un "código que es predecible y programable ... eso es simplemente sin precedentes", dijo Floyd Romesberg, profesor de química en Scripps Research en California, que no formó parte del estudio pero que investigación publicada anteriormente sobre un código anterior de seis letras. Este "documento histórico" sugiere de hecho que G, C, A y T "no son únicos", dijo Romesberg. .
Autor principal Steven Benner,un distinguido miembro de la Fundación para la Evolución Molecular Aplicada en Florida, estuvo de acuerdo. Si en algún otro lugar del universo, la vida también está codificada en el ADN, no será "exactamente como lo que tenemos aquí en la Tierra", dijo Benner. "Es muy útil tener este tipo de experimentos en el laboratorio para comprender qué estructuras alternativas [podrían existir]".
Pero crear ADN que almacene información no es suficiente, anotó Benner. También debe tener la capacidad de transferir esa información al ARN de su molécula hermana, de modo que ese ARN pueda entonces instruir a las proteínas para que lleven a cabo todos los negocios en un organismo..
Con eso en mente, los investigadores desarrollaron enzimas sintéticas, proteínas que facilitan una reacción, que copiaron con éxito el ADN de Hachimoji en el ARN de Hachimoji. Además, descubrieron que la molécula de ARN podía plegarse en una especie de forma de L que sería necesaria para transferir más información..
Además, las hebras de ADN deben poder torcerse en la misma estructura tridimensional: la famosa doble hélice.
El equipo creó tres estructuras cristalinas de ADN de Hachimoji, cada una con diferentes secuencias de los ocho pares de bases, y descubrió que, de hecho, cada una formaba la clásica doble hélice..
Aún así, para que el ADN de Hachimoji soporte la vida, hay un quinto requisito, dijo Benner. Es decir, debe ser autosuficiente o tener la capacidad de sobrevivir por sí solo. Sin embargo, los investigadores no llegaron a investigar este paso para evitar que la molécula se convierta en un peligro biológico que algún día podría abrirse camino en los genomas de los organismos de la Tierra..
Un vocabulario en expansión
Además de vislumbrar alternativas para la vida en el cosmos, esta cadena de ADN de ocho letras también tiene aplicaciones aquí en nuestro planeta. Un alfabeto genético de ocho letras almacenará más información y se unirá a ciertos objetivos de manera más específica, dijo Benner. Por ejemplo, el ADN de Hachimoji podría usarse para unirse a células de cáncer de hígado o toxinas del ántrax, o usarse para acelerar reacciones químicas..
"Al aumentar el número de letras de seis a ocho, la diversidad de secuencias de ADN aumenta enormemente", dijo Ichiro Hirao, biólogo molecular sintético del Instituto de Bioingeniería y Nanotecnología, A * STAR de Singapur, que tampoco formó parte del estudio. , dijo en un correo electrónico. (El equipo de Hirao también participó, sin embargo, en investigaciones anteriores que crearon cadenas de ADN de seis letras)
Por supuesto, "esto es solo una primera demostración" de una doble hélice de ADN de ocho letras y, para uso práctico, necesitamos mejorar la precisión y eficiencia de la replicación y transcripción en ARN, dijo Hirao en un correo electrónico. Él imagina que eventualmente podrían acumular más letras..
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Publicado originalmente el .