Dues bases addicionals per a l’ADN

Enginyeria genètica:. El Laboratori Romesberg fa temps que treballa amb una expansió del codi genètic de l’ADN. És sabut que l’ADN és un polímer línial de quatre tipus diferents de nucleòtids: A, C, G i T. Amb dos nucleòtids artificials més, d5SICS (S) i dNaM (B), s’ampliaria aquest codi. La doble cadena d’ADN es basa en l’aparellament A-T i C-G. L’ADN artificial de Romesberg presenta doncs un tercer aparellament, P-N. L’ADN artificial resultat és capaç de replicar naturalment (Lingjun et al., 2014). Introduït en una soca del bacteri Escherichia coli, és capaç de passar de generació en generació (Malyshev et al., 2014). El Laboratori Romesberg vol en darrer terme aprofitar aquesta ampliació de la densitat informativa de l’ADN, la qual cosa requerirà un ambiciós programa d’enginyeria dels sistemes de transcripció i traducció de la informació genètica, i del metabolisme dels mononucleòtids.

Els nucleòtids de l’ADN

L’àcid desoxirribonucleic (ADN) consisteix en un polímer linial unidireccional de nucleòtids. Encara que existeixen molècules genòmiques d’ADN monocatenari en virus, els genomes cel·lulars són integrats per molècules bicatenàries d’ADN. La doble cadena (doble hèlix) d’ADN es manté per la formació específica de ponts d’hidrogen entre les bases nitrogenades que caracteritzen cada tipus de mononucleòtid. Els constituents de l’ADN són el nucleòtid d’adenina (A), el nucleòtid de timina (T), el nucleòtid de guanina (G) i el nucleòtid de citosina (C). L’adenin-nucleòtid i el guanin-nucleòtid són nucleòtids purínics; el timin-nucleòtid i el citosin-nucleòtid són nucleòtids pirimidínics. La complementarietat C-G, amb tres ponts d’hidrogen, és més resistent a la desnaturalització que no pas la complementarietat A-T.

Parells de nucleòtids no-naturals (UBPs)

Els quatre desoxinucleòtids esmentats no són els únics presents en l’ADN. La modificació de nucleòtids forma part del metabolisme normal de l’ADN, i també és causa de mutacions genètiques. Tot i amb tot, les seqüències genòmiques poden descriure’s com un alfabet de quatre lletres, A, C, T i G. Gràcies a una maquinària proteica complexa, aquesta seqüència gènica es plasma en informació biològica, començant per la seqüència aminoacídica que constitueix l’estructura primària de les proteïnes. L’anomenat “codi genètic” depèn de tota aquesta maquinària.

En l’ADN bicatenari, la unitat d’informació bàsica és el parell nucleotídic. Els parells nucleotídics naturals són A-T i G-C. La maquinària proteica, de fet, en distingeix quatre possibilitats, A-T, G-C, T-A i C-G, que poden escriure més senzillament com a A, G, T i C. Per què són aquestes molècules i no unes altres les que conformen l’ADN ha estat a bastament discutit. En l’àcid ribonucleic (ARN), per comptes de timidin-nucleòtid, trobem uracil-nucleòtid, però això no altera la base quaternària de la seqüència nucleica.

Sí que ho farien, en canvi, l’addició de parells nucleotídics no-naturals (UBPs, en l’acrònim anglès). El laboratori de Romesberg ha desenvolupat un parell de nucleòtids format per desoxi-5SICS-nucleòtid (d5SICS) i dNaM-nucleòtid (dNAM). Es tracta de bases nitrogenades de natura hidròfoba. Per comptes dels ponts d’hidrogen que trobem en els parells A-T i G-C, en aquest parell (que podem representar com a S-B) el vincle es realitzen a través de forces de Van der Waals. El laboratori de Rombesberg ha comprovat com el parell S-B és eficientment amplificat per PCR i transcrit a ARN en un sistema in vitro.

El repte de traslladar material gènic de “sis tipus de nucleòtids” a un organisme viu passa per:
1- cal que en el medi intracel·lular hi hagi una quantitat suficient dels nucleòtids no-naturals, de la mateixa manera que hi ha dATP, dTTP, dGTP i dCTP.
2- cal que les polimerases d’ADN endògens siguin capaces de reconèixer aquests nucleòtids i repliquin fidelment les seqüències gèniques que les contenen.
3- cal que els nucleòtids no-naturals no siguin modificats per les condicions químiques i enzimàtiques del medi intracel·lular.

Per superar el primer repte, Malyshev et al. han fet que una soca d’Escherichia coli incorpori un transportador de dNTPs d’algues. Aquest transportador també funciona amb d5SISCTP i dNAMTP). El segon i tercer reptes són superats gràcies a la pròpia maquinària del bacteri.

Malyshev et al. transformaren aquesta soca amb un plàsmid que conté parells d5SICS-dNaM en la seva seqüència. Els autors comproven que el plàsmid és replicat en E. coli de manera efectiva, i sense que hi hagi una minva considerable de la taxa de creixement cel·lular. El bacteri resultant, doncs, és, en paraules dels autors, “el primer organisme que propaga establement un alfabet genètic expandit“.

Aquesta entrada ha esta publicada en 3. La Vida. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada