NATURE

«Piratean» una bacteria para que produzca proteínas artificiales

Una microbio modificado ha sido capaz, por primera vez, de incorporar ADN sintético y producir con él moléculas no presentes en la naturaleza

Bacterias modificadas brillando gracias a una señal fluorescente William B. Kiosses

29/11/2017
Actualizado a las 19:50h.

Algunos científicos trabajan en usar los microorganismos como pequeñas máquinas capaces de fabricar medicamentos, consumir sustancias contaminantes, atacar tumores o comportarse incluso como diminutos computadores. Por medio de la llamada Biología Sintética , estudian estos pequeños seres vivos con la misma mirada que emplean los ingenieros con mecanismos y ordenadores. De esta forma son capaces de crear nuevas funciones que no existen en la naturaleza y desarrollar seres vivos que operan por medio de moléculas totalmente artificiales. Sus grandes ventajas son que pueden hacer cosas nuevas y que dificultan la posibilidad de contaminar el medio ambiente, puesto que sus moléculas artificiales no son compatibles con las naturales.

Este miércoles, una investigación ha permitido que la Biología Sintética dé un importante paso adelante. Científicos del Instituto de Investigación Scripps, en La Jolla, California (EE.UU.) han publicado un estudio en Nature en el que han presentado el que es uno de los organismos (parcialmente) sintéticos más avanzado hasta la fecha . En concreto, han logrado que una bacteria incorpore dos nucleótidos (los ladrillos que forman el ADN) artificiales, y que esta sea capaz de leerlos para «fabricar» proteínas también artificiales con la misma eficiencia con la que estos microbios producen las moléculas naturales.

«Este artículo es un avance importante, porque han conseguido no solo introducir nucleótidos nuevos sino también que estos sean reconocidos por la maquinaria de expresión», ha explicado a ABC Víctor de Lorenzo , Profesor de Investigación del CSIC en el Centro Nacional de Biotecnología y experto en Biología Sintética, que no ha participado en el artículo. «Por así decirlo, han logrado introducir dos nuevas letras en el alfabeto y conseguir que la maquinaria de las bacterias pueda leerlas y darles un significado».

Esto quiere decir que, partiendo de algunas moléculas artificiales, las bacterias han sido capaces de producir ARN a partir de ADN (transcripción) y proteínas a partir de ese ARN (traducción). Por ello, los autores del estudio, encabezados por Floyd Romesberg, han explicado que esperan que la bacteria pueda ser una plataforma para crear nuevas proteínas y funcionalidades . El microbio escogido ha sido uno de los caballos de batalla favoritos de los investigadores: una cepa de la especie Escherichia coli , habitante habitual del sistema digestivo de los humanos.

Las instrucciones de la vida

Las instrucciones que permiten que los seres vivos funcionen están contenidas en el ADN. Este «manual de instrucciones» está escrito a partir de un código de tan solo cuatro letras (A, C, G y T) , que en realidad son cuatro nucleótidos que se aparean entre sí (la A con la T, y la C con la G). Cuando la maquinaria de las células quiere leer estas instrucciones primero las transcribe a ARN (en el que se producen algunos cambios en las letras) y luego leen las secuencias resultantes. En función de cómo se coloquen y de cuántas haya, se fabrican unas proteínas u otras. Con todo, en general los seres vivos fabrican proteínas a partir de distintas combinaciones de solo 20 «ladrillos», los aminoácidos .

En esta ocasión, Romesberg y su equipo han creado una pareja artificial de nucleótidos o «letras». Han modificado la maquinaria para fabricar ARN y proteínas, y así han producido proteínas que que incorporan aminoácidos artificiales, más allá de los 20 que existen en los seres vivos. Además, han conseguido que la bacteria lo haga con la misma eficiencia con la que fabrica sus moléculas naturales.

Esta investigación tuvo un importante hito en 2014, cuando estos investigadores pudieron introducir dos nucleótidos artificiales en el ADN. Pero ahora, han conseguido que esas letras sintéticas introducidas en las intrucciones genéticas sean «pronunciadas» por las células en forma de proteínas. «Nunca antes se había logrado hacer todo este camino», ha explicado Víctor de Lorenzo.

¿Para qué sirve esto? El investigador ha explicado que esto permite aumentar la riqueza del lenguaje de la naturaleza : «Amplía la funcionalidad de las proteínas. En vez de un alfabeto de 20 letras (aminoácidos), ahora puede haber muchas más letras». Otro punto interesante es la contención , es decir, la dificultad de contaminar a los seres vivos naturales con material genético artificial: «Las bacterias que tienen este tipo de cambios son súper seguras porque si su material genético acaba en el medio ambiente no puede ser entendido por otras bacterias. Es como si encuentras un libro de instrucciones en sánscrito y no puedes entenderlo».

El camino de la Biología Sintética no ha hecho más que comenzar. Con la aparición de nuevas funciones se abre ante los investigadores un océano inexplorado donde los seres vivos pueden desempeñar nuevas tareas de gran utilidad. Podrían producir biocombustibles, medicamentos, ayudar a curar tumores o incluso trabajar como transistores y pequeñas puertas lógicas. El reto científico, según Víctor de Lorenzo, es enorme, pero también prometedor.