Este avance, publicado en Nature, describe la creación de un organismo genéticamente recodificado (GRO) llamado 'Ochre'. Este utiliza un solo codón de parada, permitiendo la producción de proteínas sintéticas con propiedades innovadoras. Estas proteínas podrían revolucionar las bioterapias y los biomateriales.
Los científicos han comprimido los codones redundantes en uno solo, liberando así codones para nuevas funciones. Esta hazaña se basa en más de 1,000 modificaciones precisas del genoma, un logro sin precedentes en la ingeniería genómica.
Farren Isaacs y Jesse Rinehart, coautores del estudio, destacan la importancia de esta plataforma tecnológica. No solo permite explorar la maleabilidad de los códigos genéticos, sino también desarrollar aplicaciones industriales beneficiosas para la sociedad.
Michael Grome, primer autor del estudio, compara los codones con palabras en una receta genética. Al eliminar dos de los tres codones de parada, los investigadores han podido asignar nuevas funciones a estos codones, permitiendo la incorporación de aminoácidos no estándar en las proteínas.
Esta investigación se basa en trabajos anteriores publicados en Science en 2013. Representa un avance significativo hacia la creación de un código genético no redundante en E. coli, un organismo ideal para la producción de proteínas sintéticas.
Las aplicaciones potenciales de esta tecnología son amplias, desde la reducción de respuestas inmunes no deseadas hasta la mejora de la conductividad de los biomateriales. Isaacs y Rinehart colaboran con Pear Bio, una spin-off de Yale, para comercializar estos biológicos programables.
Este estudio marca un hito en nuestra capacidad para manipular el código genético para aplicaciones médicas e industriales. Abre el camino a una nueva generación de bioterapias y biomateriales, con implicaciones profundas para la salud humana y la biotecnología.
¿Qué es un codón y cómo funciona?
Un codón es una secuencia de tres nucleótidos en el ADN o ARN que codifica un aminoácido específico, sirviendo como bloque de construcción para las proteínas. Existen 64 codones diferentes, de los cuales 61 codifican los 20 aminoácidos naturales, y tres sirven como codones de parada, señalando el fin de la síntesis de proteínas.
Los codones funcionan como instrucciones en el proceso de traducción, donde la información genética se convierte en proteínas. Cada codón corresponde a un aminoácido específico, y el orden de los codones en un gen determina el orden de los aminoácidos en la proteína resultante.
La redundancia del código genético significa que varios codones pueden codificar el mismo aminoácido. Esta redundancia ofrece cierta flexibilidad y resiliencia al código genético, permitiendo mutaciones silenciosas que no cambian la secuencia de aminoácidos de la proteína.
En este estudio, los investigadores han aprovechado esta redundancia para recodificar el genoma de un organismo, comprimiendo los codones redundantes en uno solo y reasignando los codones liberados a nuevas funciones, como la incorporación de aminoácidos no estándar en las proteínas.
¿Cuáles son las aplicaciones potenciales de las proteínas sintéticas?
Las proteínas sintéticas, producidas gracias a organismos genéticamente recodificados como 'Ochre', abren el camino a numerosas aplicaciones en medicina y biotecnología. Estas proteínas pueden ser diseñadas para tener propiedades únicas.
En el campo médico, las proteínas sintéticas podrían ser utilizadas para desarrollar nuevos medicamentos biológicos con efectos secundarios reducidos. Por ejemplo, al incorporar aminoácidos no estándar, los investigadores pueden crear proteínas que son menos propensas a desencadenar una respuesta inmune no deseada en los pacientes.
En la industria, las proteínas sintéticas podrían ser utilizadas para crear biomateriales con propiedades mejoradas, como una mejor conductividad eléctrica o una mayor resistencia. Estos materiales podrían tener aplicaciones en campos que van desde la electrónica hasta la construcción.
Finalmente, esta tecnología también podría ser utilizada para explorar cuestiones fundamentales en biología, como la maleabilidad del código genético y los límites de la vida tal como la conocemos. Al empujar estos límites, los investigadores podrían descubrir nuevas vías para la síntesis de proteínas y el diseño de organismos.