Pesquisadores de Yale deram um grande passo na biologia sintética. Eles reescreveram o código genético de um organismo, abrindo novas perspectivas para a medicina e a indústria.
Este avanço, publicado na
Nature, descreve a criação de um organismo geneticamente recodificado (GRO) chamado 'Ochre'. Este último utiliza um único códon de parada, permitindo a produção de proteínas sintéticas com propriedades inovadoras. Essas proteínas poderiam revolucionar as bioterapias e os biomateriais.
Os cientistas comprimiram os códons redundantes em um único, liberando assim códons para novas funções. Esta façanha baseia-se em mais de 1.000 modificações precisas do genoma, um feito sem precedentes na engenharia genômica.
Farren Isaacs e Jesse Rinehart, coautores do estudo, destacam a importância desta plataforma tecnológica. Ela permite não apenas explorar a maleabilidade dos códigos genéticos, mas também desenvolver aplicações industriais benéficas para a sociedade.
Michael Grome, primeiro autor do estudo, compara os códons a palavras em uma receita genética. Ao eliminar dois dos três códons de parada, os pesquisadores puderam atribuir novas funções a esses códons, permitindo a incorporação de aminoácidos não padrão nas proteínas.
Esta pesquisa baseia-se em trabalhos anteriores publicados na
Science em 2013. Ela representa um avanço significativo em direção à criação de um código genético não redundante em
E. coli, um organismo ideal para a produção de proteínas sintéticas.
As aplicações potenciais desta tecnologia são vastas, indo desde a redução de respostas imunológicas indesejadas até a melhoria da condutividade dos biomateriais. Isaacs e Rinehart colaboram com a Pear Bio, uma spin-off de Yale, para comercializar esses biológicos programáveis.
Este estudo marca um ponto de virada em nossa capacidade de manipular o código genético para aplicações médicas e industriais. Ele abre caminho para uma nova geração de bioterapias e biomateriais, com implicações profundas para a saúde humana e a biotecnologia.
O que é um códon e como ele funciona?
Um códon é uma sequência de três nucleotídeos no DNA ou RNA que codifica um aminoácido específico, servindo como bloco de construção para as proteínas. Existem 64 códons diferentes, dos quais 61 codificam os 20 aminoácidos naturais, e três servem como códons de parada, sinalizando o fim da síntese de proteínas.
Os códons funcionam como instruções no processo de tradução, onde a informação genética é convertida em proteínas. Cada códon corresponde a um aminoácido específico, e a ordem dos códons em um gene determina a ordem dos aminoácidos na proteína resultante.
A redundância do código genético significa que vários códons podem codificar o mesmo aminoácido. Essa redundância oferece uma certa flexibilidade e resiliência ao código genético, permitindo mutações silenciosas que não alteram a sequência de aminoácidos da proteína.
Neste estudo, os pesquisadores exploraram essa redundância para recodificar o genoma de um organismo, comprimindo os códons redundantes em um único e reatribuindo os códons liberados a novas funções, como a incorporação de aminoácidos não padrão nas proteínas.
Quais são as aplicações potenciais das proteínas sintéticas?
As proteínas sintéticas, produzidas graças a organismos geneticamente recodificados como 'Ochre', abrem caminho para muitas aplicações na medicina e na biotecnologia. Essas proteínas podem ser projetadas para ter propriedades únicas.
No campo médico, as proteínas sintéticas poderiam ser usadas para desenvolver novos medicamentos biológicos com efeitos colaterais reduzidos. Por exemplo, ao incorporar aminoácidos não padrão, os pesquisadores podem criar proteínas que são menos propensas a desencadear uma resposta imunológica indesejada nos pacientes.
Na indústria, as proteínas sintéticas poderiam ser usadas para criar biomateriais com propriedades aprimoradas, como uma melhor condutividade elétrica ou uma resistência aumentada. Esses materiais poderiam ter aplicações em áreas que vão desde a eletrônica até a construção.
Finalmente, esta tecnologia também poderia ser usada para explorar questões fundamentais em biologia, como a maleabilidade do código genético e os limites da vida como a conhecemos. Ao empurrar esses limites, os pesquisadores poderiam descobrir novos caminhos para a síntese de proteínas e o design de organismos.
Fonte: Nature