Allá por el año 2010 saltó
a la prensa la noticia de la primera célula artificial. En este caso se trataba de la
síntesis
completa y trasplante de un genoma bacteriano. Cuatro años después ha dado el salto a la prensa este avance: Se ha construido el
primer cromosoma artificial de levadura.
Se tacha este descubrimiento como un gran avance para la creación
de la primera célula eucariota (como las nuestras)
artificial. Sin duda es un avance en cuanto a desarrollo de la técnica
de síntesis de DNA, ya que el genoma de levaduras es varios órdenes
de magnitud más grande que uno de bacteria, pero no sólo
eso, además es mucho más complejo teniendo en cuenta que
tiene 16 cromosomas independientes y que poseen regiones codificantes y no
codificantes, junto con otros elementos.
Sin embargo más que por la construcción
de un organismo “artificial” en
sí, veo este avance como un gran paso a la hora de entender el
funcionamiento de la célula, y es que, como afirma Jef Boeke,
patriarca de esta investigación: “Si realmente
quieres entender un organismo tienes que ser capaz de diseñar
o rediseñar uno”.
La levadura es el punto de partida para miles de biólogos
a la hora de estudiar procesos celulares eucarioticos porque es un modelo
barato, fácil de mantener y de manipular. Además interviene en
multitud de procesos industriales, y no tan industriales, como son la
fermentación de vino, elaboración del pan, quesos, producción
de medicamentos…de aquí que
sea tan importante desmigajar todo su contenido.
Los investigadores han conseguido construir el cromosoma 3, uno
de los más pequeños de levaduras, pero hay que tener en
cuenta que era el más viable cuando empezó el
proyecto, ya que en la actualidad las compañías de síntesis
de DNA son capaces de elaborar fragmentos más grandes que podrían
permitir la construcción de cromosomas más grandes.
Sin embargo los científicos pensaron que, además
de ser capaces de construirlo, sería interesante tunearlo un poco y
rediseñarlo con el objetivo de convertirlo en una herramienta más
para la biología molecular. De esta manera modificaron algunos puntos
concretos como por ejemplo la sustitución de los telómeros originales
por otros sintético y con mayor resistencia a la replicación.
El traslado de 10 genes de síntesis de tRNAs (que intervienen en la
traducción del RNA a proteína por los ribosomas) a un nuevo
cromosoma, la eliminación de 21 retrotransposones (capaces de
cambiar el orden y disposición de genes de forma espontánea),
la eliminación de intrones (regiones no codificantes) y el cambio de de
la secuencia de terminación TAG por TAA, capaz de incorporar un
aminoácido artificial durante la traducción. Además
se han añadido elementos loxP flanqueantes en ciertos genes. Estos
elementos loxP son secuencias que permiten la recombinación
de genes mediante la proteína Cre a gusto del investigador, de
tal manera que todavía se pueda customizar más
dicho cromosoma. Con todas estas modificaciones el cromosoma ha pasado de
316.667 bases a 272.871.
Una vez construido este cromosoma ha sido transformado (trasplantado)
en una levadura y ha mostrado un comportamiento de crecimiento normal con
respecto de la silvestre, confirmando así el
éxito del experimento.
Este cromosoma 3 servirá ahora como modelo para la fabricación
de los otros 15 en un megaproyecto en el que van a intervenir distintas
universidades de Estados Unidos, Australia, Turquía, Singapur e
India. Como veis ninguna Española…pero bueno puede
que esto sea un reflejo de cómo nos va ahora mismo en ciencia, y es
que secuenciar DNA, si bien ha evolucionado, requiere de cierta inversión
de capital.
Sin duda este proyecto es muy interesante a la hora de mejorar
una herramienta para la biología molecular como es S. cerevisiae.
Total Synthesis of a Functional
Designer Eukaryotic Chromosome
Narayana Annaluru, Héloïse
Muller, Leslie A. Mitchell, Sivaprakash Ramalingam, Giovanni Stracquadanio,
Sarah M. Richardson, Jessica S. Dymond, Zheng Kuang, Lisa Z. Scheifele, Eric M.
Cooper, Yizhi Cai, Karen Zeller, Neta Agmon, Jeffrey S. Han, Michalis
Hadjithomas, Jennifer Tullman, Katrina Caravelli, Kimberly Cirelli, Zheyuan
Guo, Viktoriya London, Apurva Yeluru, Sindurathy Murugan, Karthikeyan
Kandavelou, Nicolas Agier, Gilles Fischer, Kun Yang, J. Andrew Martin, Murat
Bilgel, Pavlo Bohutski, Kristin M. Boulier, Brian J. Capaldo, Joy Chang,
Kristie Charoen, Woo Jin Choi, Peter Deng, James E. DiCarlo, Judy Doong,
Jessilyn Dunn, Jason I. Feinberg, Christopher Fernandez, Charlotte E. Floria,
David Gladowski, Pasha Hadidi, Isabel Ishizuka, Javaneh Jabbari, Calvin Y. L.
Lau, Pablo A. Lee, Sean Li, Denise Lin, Matthias E. Linder, Jonathan Ling,
Jaime Liu, Jonathan Liu, Mariya London, Henry Ma, Jessica Mao, Jessica E.
McDade, Alexandra McMillan, Aaron M. Moore, Won Chan Oh, Yu Ouyang, Ruchi
Patel, Marina Paul, Laura C. Paulsen, Judy Qiu, Alex Rhee, Matthew G.
Rubashkin, Ina Y. Soh, Nathaniel E. Sotuyo, Venkatesh Srinivas, Allison Suarez,
Andy Wong, Remus Wong, Wei Rose Xie, Yijie Xu, Allen T. Yu, Romain Koszul, Joel
S. Bader, Jef D. Boeke, and Srinivasan Chandrasegaran
Science 1249252Published online 27 March
2014 [DOI:10.1126/science.1249252]
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