Il batterio sintetico con il codice genetico ridotto
Realizzato un ceppo di Escherichia coli modificato geneticamente in modo da produrre tutte le proteine di cui ha bisogno, ma usando per la loro sintesi un codice di istruzioni ridotto rispetto a quello naturale
Un batterio Escherichia coli è stato modificato geneticamente in modo da poter assemblare in proteine tutti e venti gli amminoacidi consueti, ma usando una versione ridotta del normale codice genetico. Lo studio – condotto da ricercatori dello MRC Laboratory of Molecular Biology a Cambridge e pubblicato su “Nature” – apre la strada alla progettazione di batteri sintetici in grado di produrre sostanze che non è possibile ottenere per biosintesi a partire da microrganismi allo stato naturale.
Il codice genetico è composto da quattro diverse basi chimiche, i nucleotidi: adenina, timina, guanina, citosina, indicati rispettivamente con le sigle A, T, G e C. Nel DNA queste lettere si presentano in gruppi di tre, detti codoni, ognuno dei quali corrisponde all’indicazione di aggiungere un determinato amminoacido nella costruzione di una proteina, oppure di terminarne la sintesi (codone di stop).
Single_stranded DNA. Computer artwork of a single strand of DNA deoxyribonucleic acid. DNA is usually composed of two strands twisted into a double he…
Per codificare la sintesi delle proteine con i 20 amminoacidi usuali, in natura vengono usati ben 64 codoni, dunque alcuni amminoacidi – per la precisione 18 – sono codificati da più codoni; ci sono cioè numerosi codoni che, pur essendo differenti, codificano uno stesso amminoacido. Questi codoni sono detti “sinonimi”.
I biologi si chiedono da tempo se questa ridondanza sia inevitabile o se il genoma possa essere riscritto con un numero di codoni ridotto. In quest’ultimo caso, i codoni così “liberati” (cioè non più usati per codificare qualcuno dei 20 amminoacidi canonici) potrebbero essere usati per codificare altri amminoacidi, differenti da quei 20. Ciò permetterebbe la produzione di farmaci o di biopolimeri di nuovo tipo.
Precedenti ricerche hanno mostrato che non è possibile sostituire un codone con un suo sinonimo senza rischiare di provocare
danni all’organismo. Questi studi hanno però identificato alcuni “schemi di sostituzione” fra codoni sinonimi, schemi che finora erano stati usati per intervenire solo su pochi frammenti isolati di DNA.
La nuova ricerca ha invece mostrato che è possibile sostituire alcuni codoni con un loro sinonimo in modo uniforme in tutto il genoma. In particolare, Julius Fredens e colleghi sono riusciti a creare un ceppo di E. coli che usa solamente 61 codoni per codificare i 20 amminoacidi e in cui è stato ricodificato anche uno dei tre codoni di stop. I ricercatori hanno poi dimostrato che questo ceppo di E. coli è vitale e si comporta normalmente come i suoi simili naturali.
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