No contentos con la edición de los genes de los organismos vivos o la creación de una IA cada vez más inteligente, los científicos eventualmente podrán diseñar biológicamente formas de vida artificiales únicas desde cero. Un nuevo estudio de Princeton ha llevado ese futuro un paso más cerca al confirmar que una proteína artificial desarrollada por el equipo funciona como una enzima en bacterias vivas.
Los meros mortales estamos logrando un progreso decente “jugando a ser Dios”: en 2010 los científicos crearon un organismo sintético a partir de un genoma generado por computadora en una célula natural que podía autorreplicarse. Luego, hace aproximadamente un año, el Instituto Scripps anunció que había creado una bacteria con dos nucleobases de ADN completamente nuevas en su genoma, y en noviembre el mismo equipo informó que su creación había engendrado una nueva proteína.
Con los años, el equipo de Princeton ha creado proteínas artificiales para E. coli, una especie de bacteria simple que se usa comúnmente como banco de pruebas para este tipo de experimentos. Para probar sus creaciones, los investigadores eliminaron ciertos genes que dieron como resultado que las bacterias no pudieran producir la enzima Fez, que las células usan para obtener hierro.
Sin ese mineral vital, la bacteria no podría sobrevivir, pero el equipo luego conectó proteínas que podrían reemplazar la función que falta, “rescatar” o resucitar a la bacteria. En el nuevo estudio, los investigadores identificaron cómo funcionan sus nuevas proteínas. Descubrieron que dos de ellos mantienen viva la E. coli al compensar las enzimas faltantes, lo que impulsa la producción de otros procesos en la célula. Pero otra de las proteínas resolvió el problema más directamente.
“Esta proteína artificial, Syn-F4, en realidad era una enzima”, dice Ann Donnelly, autor principal del estudio.
“Fue un momento increíble e increíble para mí, increíble hasta el punto de que no quería decir nada hasta que lo repetí varias veces”.
Donnelly inicialmente notó que las células podían obtener hierro repentinamente, lo que sugiere que Syn-F4 era una enzima. Después de repetir la prueba unas cuantas veces más para estar seguro, lo llamó la atención del investigador principal del laboratorio, Michael Hecht.
“La biología es el sistema de reacciones bioquímicas y catalizadores”, dice Hecht. “Cada paso tiene una enzima que lo cataliza, porque de lo contrario esas reacciones no irían lo suficientemente rápido como para que exista la vida. Una enzima es una proteína que es un catalizador.
Son los mejores catalizadores del universo porque la evolución ha gastado miles de millones de años seleccionándolos. Las enzimas pueden aumentar la velocidad de una reacción en muchos órdenes de magnitud “. Si bien los investigadores aún juegan con los componentes básicos de la vida, una enzima artificial funcional es un paso importante hacia el desarrollo de la biología verdaderamente sintética.
Estas formas de vida no solo podrían diseñarse para desarrollar eficientemente alimentos, combustible o medicamentos, sino que también pueden ayudarnos a comprender cómo podría surgir la vida en otras circunstancias, por ejemplo, en otros planetas. “Estamos comenzando a codificar un genoma artificial”, dice Hecht.
“Hemos rescatado el 0.1 por ciento del genoma de E. coli. Por ahora, es una E. coli extraña con algunos genes artificiales que le permiten crecer. Supongamos que reemplaza el 10 por ciento o el 20 por ciento. Entonces no es solo un extraño E. coli con algunos genes artificiales, entonces tienes que decir que es un organismo nuevo “.
La investigación fue publicada en la revista Nature Chemical Biology.
Fuente: Universidad de Princeton
