I batteri producono nuove proteine ​​dopo aver scambiato il trucco con il DNA

I biotecnologi britannici hanno alterato il DNA dei batteri in modo tale da poter produrre proteine ​​completamente nuove. Oltre ai venti amminoacidi che gli organismi usano normalmente per costruire le proteine, questi batteri possono incorporare nelle loro proteine ​​altri tre amminoacidi sintetici a loro scelta. Ciò offre l’opportunità di produrre nuovi enzimi industriali, antibiotici e forse anche plastica biodegradabile.

Risultati, condotto sotto la supervisione di Jason Chen dell’Università di Cambridge, è apparso la scorsa settimana in Scienza. Syn61delta3, come lo chiamano i ricercatori un batterio, è un arrangiamenti estremi di batteri intestinali noti Escherichia coli. Nel DNA, le sequenze amminoacidiche delle proteine ​​sono fissate in un codice di tre lettere per ciascun amminoacido, chiamato codone. Ma poiché ci sono più possibili codici a tre lettere (64) che amminoacidi naturali (20), ci sono molti più amminoacidi che hanno “sinonimi” genetici. Esistono sei sinonimi per gli amminoacidi serina, leucina e arginina.

tre sinonimi

Il team di Chen ha rilasciato due codoni dalla serina sostituendoli con un sinonimo in tutto il genoma. In questo modo il codone rimane, senza conseguenze per la produzione di proteine ​​da parte dei batteri. Hanno applicato lo stesso trucco di conversione al cosiddetto codone di arresto, per il quale i batteri hanno tre sinonimi. Un codone di stop indica che la proteina è completa e che non è necessario aggiungere nuovi amminoacidi. In totale, i ricercatori hanno dovuto alterare più di 18.000 lettere del DNA per raggiungere il loro obiettivo.

“Questa è una pietra miliare importante nella biologia sintetica”, afferma Robert Mannes, biotecnologo industriale presso TU Delft. “Quello che hanno fatto non è molto difficile di per sé, ma è una mole di lavoro incredibile. Bisogna cambiare gli amminoacidi in tutte le proteine ​​dei batteri. Dieci o vent’anni fa potevamo solo sognarlo, ma ora ce l’abbiamo grazie a nuove tecniche genetiche”. Ora ci sono nuove ed eccitanti aree aperte per ulteriori ricerche”.

stimolare l’immaginazione

L’immaginazione dell’uomo sulle possibilità è stata immediatamente solleticata dopo averlo letto ScienzaArticolo – merce. “Se puoi incorporare in modo specifico nuovi amminoacidi negli enzimi esistenti, potresti essere in grado di migliorare le proprietà di quell’enzima, perché puoi usare altri mattoni in luoghi attivi. In breve, puoi creare enzimi che prima non c’erano in natura.”

Mans afferma che la capacità dei batteri di sopravvivere a questa vasta trasformazione genetica è molto speciale. “Si vede che sta crescendo meno rapidamente dell’originale” coli batteri-tribù. Questo potrebbe avere qualcosa a che fare con il fatto che tutti questi sinonimi hanno una funzione biologica. In linea di principio, l’uso di sinonimi non modifica la struttura lineare delle proteine, ma le differenze nella velocità di incorporazione dello stesso amminoacido con un codone diverso possono influenzare il ripiegamento delle proteine. Il mio sospetto è che Syn61 ne soffra.”

La revisione principale di Syn61delta3 ha un altro importante vantaggio: i batteri sono diventati resistenti ai virus (fagi), perché non possono far fronte bene alla nuova lingua che parlano i batteri. I virus si affidano interamente al macchinario della cellula ospite per costruire le proteine. Le loro istruzioni genetiche non corrispondono più. “Questo fornisce anche un enorme vantaggio all’industria, che ora a volte deve buttare via interi lotti a causa di un infortunio”, afferma Manns. “L’unica soluzione ora è: lavorare in modo molto sterile. Ma ciò fornirebbe un’enorme protezione contro le infezioni”.