7 de maio de 2014

Cientistas relatam criação do código Genético Artificial



Os cientistas nesta quarta-feira que tinham tomado um passo significativo para alterar o alfabeto fundamental da vida - criando pela primeira vez um organismo com blocos de construção artificial em seu código genético .

A realização pode eventualmente, levar para os organismos que podem fazer medicamentos ou produtos industriais que não podem ser feitas por células com DNA natural. Os cientistas por trás do trabalho do Instituto de Pesquisa Scripps já formaram uma empresa para tentar usar a técnica para desenvolver novos antibióticos, vacinas e outros produtos.

O trabalho também dá algum apoio ao conceito de que a vida pode existir em outras partes do universo usando a genética diferente do que há na terra.

"Esta é a primeira vez que você teve uma célula viva a gerenciar um alfabeto genético estranho ", disse Steven A. Benner , pesquisador no campo da Fundação para Evolução Molecular Aplicada em Gainesville , na Flórida, que não estava envolvido no novo trabalho .

Mas a pesquisa, publicada online pela revista Nature , é obrigado a levantar preocupações de segurança e questões sobre se o homem está brincando de Deus . O novo estudo pode intensificar apelo a uma maior regulação do campo brotamento conhecido como biologia sintética , que envolve a criação de sistemas biológicos destinados a fins específicos.

"A chegada desta forma de vida sem precedentes 'alien' poderia, em vez ter de longo alcance implicações éticas , legais e regulamentares ", Jim Thomas, do ETC Group, uma organização de defesa canadense , disse em um e-mail . " Enquanto os biólogos sintéticos inventar novas maneiras de macaco com os fundamentos da vida , os governos nem sequer foi capaz de remendar os conceitos básicos de supervisão , avaliação e regulação para este campo de afluência ".

Apesar da grande diversidade de vida na Terra, todas as espécies , de bactérias simples para o homem, usam o mesmo código genético. É constituída por quatro unidades químicas no DNA , por vezes denominadas nucleótidos ou bases, que são geralmente representadas pelas letras A , C, G e T. A sequência destas unidades químicas determina o que as proteínas da célula torna .

O que os pesquisadores fizeram foi Scripps para sintetizar quimicamente dois novos nucleotídeos, que eles chamaram de X e Y. Eles inseriram um par XY na bactéria comum E. coli. As bactérias foram capazes de reproduzir normalmente , replicando o X e Y juntamente com os nucleótidos naturais .

Com efeito , as bactérias têm um código genético de seis cartas , em vez de quatro , possivelmente permitindo-lhes fazer novas proteínas .

"Se você tem uma língua que tem um certo número de letras , que pretende acrescentar letras para que você possa escrever mais palavras e contar mais histórias ", disse Floyd E. Romesberg , um químico da Scripps , que liderou o trabalho.

Dr. Romesberg disse que a técnica era segura porque os nucleotídeos sintéticos são alimentados para as bactérias . Se as bactérias escapam para o meio ambiente ou entrar no corpo de alguém, eles não seriam capazes de obter o material necessário e iria morrer ou voltar a usar DNA natural . "Isso nunca poderia infectar alguma coisa", disse ele.

Isto é uma razão a sua nova empresa , Synthorx , é olhando usando a técnica de crescer vírus ou bactérias a ser utilizados como vacinas vivas . Uma vez na corrente sanguínea , eles iriam conseguir induzir uma resposta imune , mas não ser capaz de se reproduzir.

Uma utilização possível de um alfabeto genético é expandido para permitir que as células para fazer novos tipos de proteínas .

Combinações de três nucleotídeos no DNA , também chamado às vezes de bases , especificar determinados aminoácidos. A sequência TCT , por exemplo , especifica o aminoácido serina , enquanto AGG especifica arginina . A célula , seguindo estas instruções , cordas aminoácidos juntos para formar proteínas. Com raras exceções, os seres vivos usam apenas 20 aminoácidos.

Mas existem centenas de outros aminoácidos que poderia concebivelmente ser usados ​​em proteínas, potencialmente adicionando novas funções. Ambrx , uma empresa de San Diego que entrou com pedido para ir a público , está incorporando novas aminoácidos em certas proteínas que são usados ​​como drogas , em um esforço para tornar os medicamentos mais potente em matar os tumores ou de maior duração na corrente sanguínea.

Mas é difícil agora para engenheiro de células geneticamente para lidar com mais do que um romance aminoácido. Isso porque quase todas as combinações possíveis de DNA de três letras já são usadas para especificar um dos 20 aminoácidos existentes. Não há palavras restantes , que podem ser utilizados para contar a célula para usar um aminoácido romance .

Mas se havia seis letras do DNA , não haveria muitas novas combinações possíveis de três letras .

Trabalho em nucleotídeos artificiais vem acontecendo há mais de 20 anos . Eles têm funcionado em tubos de ensaio e ainda são usados ​​em alguns testes de diagnóstico.

Mas até agora não foi possível obtê-los para funcionar em uma célula viva . Dr. Romesberg disse que ele e seus colegas criaram 300 variantes , antes de vir para cima com nucleotídeos que seria estável o suficiente e seria replicado tão facilmente como os naturais , quando as células se dividem . Os pares de nucleotídeos X com Y , assim como um par com T e C com G pares , permitindo que o DNA a ser replicado com precisão.

As bactérias descritas no artigo da Nature cada continha apenas um único par XY. Ainda não se sabe se a uma célula funcionaria se que continha muitos desses pares . Também não está claro por quanto tempo as bactérias irão sobreviver. O documento menciona cultivá-las para apenas 24 repetições ao longo de cerca de 15 horas.

Mais importante , os investigadores não têm ainda demonstrado que os nucleótidos artificiais pode ser transcrito em RNA e , em seguida, utilizados para fazer proteínas . Isso vai exigir mais engenharia genética da bactéria , embora o trabalho por outros sugeriu como ele pode ser feito.

Os pesquisadores da Scripps primeiro projetou uma peça circular de DNA chamado plasmídeo contendo os novos nucleotídeos e colocá-lo para as bactérias. Mas , a fim de replicar , as bactérias teriam de fazer mais de nucleotídeos estrangeiros.

Dr. Benner na Flórida está tentando manipular células geneticamente para que eles possam fazer os seus próprios nucleotídeos não naturais . Isso permitiria que as células para sobreviver por conta própria.

Mas o Dr. Romesberg e colegas tomaram um atalho das sortes. Cloroplastos em plantas têm a capacidade de importar nucleotídeos do tecido circundante , e outros pesquisadores descobriram os genes responsáveis ​​por isso. Os pesquisadores da Scripps emendados um gene de algas em E. coli, dando as bactérias a capacidade de assumir o X e Y nucleotídeos do meio em que eles cresceram .

"Demorou um pouco inteligente a resolução de problemas para chegar onde eles chegaram ", disse Eric T. Kool, um professor de química na Universidade de Stanford , que também está fazendo pesquisas na área. "É claro que o dia está chegando que vamos ter de forma estável replicar estruturas genéticas artificiais."

Além de todas as possíveis aplicações práticas , a pesquisa para o campo , que é às vezes chamado xenobiologia , poderia lançar luz sobre por que os seres vivos evoluíram para ter quatro nucleotídeos e se poderia haver verdadeira vida alienígena com outros arranjos. Pode ser que quatro é o número mais eficiente , em que os organismos de casos com códigos genéticos expandido pode não funcionar muito bem


Fonte: The New York Times


JUNTE-SE A NÓS

LEIA MAIS SOBRE