Amplían el ADN de un organismo vivo, con bases nitrogenadas artificiales

El ADN, junto con el ARN, es una de las biomoléculas portadoras de información en los organismos vivos, y esta información se almacena en el emparejamiento de las cuatro bases de ADN, citosina (C) con guanina (G), y adenina (A) con timina (T).

Un equipo de investigadores del Instituto de Investigación Scripps (California, EE.UU.) ha creado en el laboratorio dos nuevas bases que no se producen en la naturaleza. “Estas forman un tercer par de bases, y el grupo liderado por el investigador Floyd Romesberg ha demostrado que puede ser replicado en la bacteria E. coli”, declara a Sinc Ross Trevor Thyer, de la Universidad de Texas y coautor del artículo.

Según explica el propio Romesberg, fundador de la empresa Synthorx: “Denominamos a nuestra base de ADN no natural X e Y. La hemos optimizado durante más de 14 años en el laboratorio. Para esto se sintetizaron más de 300 análogos de nucleótidos, hasta obtener dos que al emparejarse fueran realmente eficientes. Después de este trabajo de optimización intentamos entrar en un entorno mucho más complejo de una célula. Por ello, a pesar de que no existen en la naturaleza, se optimizaron extensamente en el laboratorio”.

Los científicos señalan que no se habían conseguido nuevas bases hasta ahora porque había múltiples dificultades que superar, como obtener las bases de ADN no naturales en las células y asegurarse de que la maquinaria de replicación dentro de la célula las aceptaría, además de medir luego con mucha precisión que estas se mantuvieran correctamente cuando el ADN fuera copiado.

Trevor asegura: “Organismos como este pueden utilizarse para explorar el origen y la evolución del ADN, e investigar por qué la naturaleza ha asentado las bases de ADN existentes. También se pueden utilizar para introducir nuevos aminoácidos con el código genético y directamente modificar el ADN funcional y las moléculas de ARN”.

ADN ampliado

"Esto demuestra que son posibles otras soluciones para el almacenamiento de información y, por supuesto, nos acerca a una biología del ADN ampliada que tendrá muchas aplicaciones emocionantes", señala Romesberg.

"Estos pares de bases no naturales han funcionado muy bien in vitro, pero el gran reto ahora es conseguir trabajar en un entorno mucho más complejo de una célula viva", apunta Denis A. Malyshev, miembro del laboratorio de Romesberg.

Para hacer esto, primero deben demostrar que el ADN que contiene el par de bases no naturales puede ser transcrito en el ARN. Una vez que se demuestre dicha transcripción se podría utilizar para controlar la síntesis de proteínas.

En un estudio publicado hace dos años, estos mismos investigadores ya preveían que la introducción de letras artficiales iba a ser más fácil de lo pensado.

Letras artificiales

Otra investigación, liderada por científicos de la Universidad Libre de Berlín, consiguió hace tres años sustituir en E. coli la timina por el bloque sintético 5 clorouracilo (c), una sustancia tóxica para otros organismos.

Grandes poblaciones de células microbianas fueron cultivadas durante períodos prolongados en la presencia de un producto químico, en este caso 5 clorouracilo, a niveles subletales, seleccionando de este modo las variantes genéticas capaces de tolerar mayores concentraciones de la sustancia tóxica.

Este procedimiento fue aplicado a bacterias genéticamente tratadas, incapaces de sintentizar la timina. Tras 1.000 generaciones, la timina había sido sustituida completamente por el 5 clorouracilo.

Referencia bibliográfica:

Denis A. Malyshev, Kirandeep Dhami, Thomas Lavergne, Tingjian Chen, Nan Dai, Jeremy M. Foster, Ivan R. Correˆa Jr y Floyd E. Romesberg. A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet. Nature doi:10.1038/nature13314.