Dos bases sintéticas amplían las cinco letras del 'alfabeto' genético

Sintetizan un par de bases que se integran en el ADN de una bacteria. Los genes semisintéticos permitirían codificar proteínas a medida.

Redacción. Madrid | dmredaccion@diariomedico.com | 07/05/2014 18:07

Un grupo de investigadores dirigidos por Floyd E. Romesberg, del Instituto Scripps, en La Jolla (California), ha diseñado una bacteria que contiene en su ADN un par de bases sintéticas creadas en laboratorio. Las células del microorganismo semisintético son capaces de replicar el ADN que incorpora esas bases artificiales, según muestra un estudio en Nature.

Los pares de bases de adenina y timina (A-T) y guanina y citosina (G-C) constituyen las cuatro "letras" con las que se "escribe" el ADN en los seres vivos; cinco, si se cuenta el uracilo del ARN. Romesberg ha expandido ese "alfabeto" genético, lo que plantea la posibilidad de diseñar organismos a medida para, por ejemplo, obtener proteínas nuevas, que puedan ser útiles en la fabricación de medicamentos.

Si tienes un libro de cuatro letras no vas a leer cosas muy emocinantes; pero si añades letras, puedes inventar palabras y también contar historias más interesantes"

No es la primera vez que se crean bases artificiales, pero sí que un organismo las integra y replica. En concreto, estos científicos diseñaron este par de bases, llamadas d5SICS y dNaM, en 2008, y demostraron que podían completar el ADN en un sistema in vitro externo a una célula. Que las nuevas moléculas se replicaran como ADN en una célula viva no se daba ni mucho menos por supuesto.

Precisamente eso es lo que ahora prueban: en la bacteria Escherichia coli los pares artificiales se replican en un plásmido de ADN sin que eso afecte al crecimiento celular; la bacteria tampoco reconoce como algo anómalo los nucleótidos que incluyen las moléculas artificiales, por lo que no pone en marcha su mecanismo de reparación de ADN.

Sueños y pesadillas
Este experimento constituye la prueba de concepto de que se puede ampliar el "alfabeto" genético y diseñarse organismos con bases artificiales, el sueño de la biología sintética. De momento, ese sueño aún queda lejano; y también su pesadilla correspondiente. Romesberg afirma que es "imposible" fabricar un organismo basado exclusivamente en bases artificiales. Tampoco está justificado, hoy por hoy, el temor de que una nueva forma de vida salida de un laboratorio pueda llegar a descontrolarse: para que E. coli incorporara a su ADN el par d5SICS-dNaM los investigadores tuvieron que recurrir a "transportadores" especiales. En concreto, generaron una cepa de la bacteria que expresaba proteína transportadora de algas y que era la encargada de importar a los nucleótidos trifosfatos dNaM-d5SICS desde un cultivo externo. Así, se formaban los nuevos codones de ARN XAA, YTT (la X y la Y se corresponden a las bases artificiales).

El plásmido semisintético obtenido se replicaba con la suficiente eficacia y precisión a lo largo de varios días en cultivo. Los pares de bases artificiales se retenían durante las 15 horas posteriores al crecimiento celular y la replicación del plásmido se ha estimado en al menos un 99,4 por ciento por cada duplicación completa, una tasa de error similar a la de algunas polimerasas virales.

El primer firmante del trabajo, Denis A. Malyshev, del Scripps, relata que en el proceso de incorporación de las nuevas bases "no vimos factores que buscaran eliminarlas. Cuando dejamos de suministrar las nuevas bases o sin la proteína transportadora de bases, la célula volvía a la secuencia natural A, T, G, C y d5SICS y dNaM desaparecían del genoma".

Como comenta Romesberg, "es como si tuvieras un libro escrito con cuatro letras: no leerás cosas muy emocionantes, pero si añades más letras puedes inventar palabras y, probablemente, contar historias más interesantes". Esas nuevas "historias" pueden incluir, por ejemplo, genes codificadores de proteínas en cantidades y calidades útiles para tratamientos, diagnósticos o el diseño de nanomateriales.