Una svolta nel codice genetico apre le porte a materiali avanzati


I ricercatori di Cambridge hanno ridisegnato il codice genetico dei microrganismi per creare una cellula sintetica con capacità diverse da quelle in natura, aprendo la possibilità di nuovi materiali per tutto, dalla plastica agli antibiotici.

La conoscenza di come manipolare e modificare il DNA alla base di tutti i processi genetici è stata stabilita, ma fino ad ora non è stato possibile modificare il codice 3 miliardi di anni fa, attraverso il quale il DNA dirige le cellule a formare catene di amminoacidi per formare le molecole operanti della vita.

“Questa potrebbe essere una rivoluzione nella biologia”, ha affermato Jason Chin, capo progetto del Laboratorio di biologia molecolare dell’MRC.

“Questi batteri possono diventare fabbriche rinnovabili e programmabili per produrre una varietà di nuove molecole con nuove proprietà, che possono essere utili alla biotecnologia e alla medicina, compresa la produzione di nuovi farmaci come gli antibiotici”.

Ricerca storica pubblicata sulla rivista scienza, Costruito sulla squadra nel 2019 sfondamento Creata una versione comune Escherichia coli I microbi intestinali e tutto il loro DNA (chiamato genoma) sono costituiti interamente da sostanze chimiche di laboratorio.

Gli scienziati hanno ora riscritto il codice genetico del nuovo batterio Syn61, che non solo cambia il DNA, ma cambia anche il meccanismo cellulare che trasforma i geni in prodotti biochimici.Questo crea un nuovo organismo che assomiglia a Escherichia coli Ma ha attributi aggiuntivi.

La chiave di questo processo è l’insieme di tre “lettere” biochimiche nel DNA-A, T, C e G. Ciascuno di questi “codoni” dice alla cellula di aggiungere amminoacidi specifici alla catena proteica in crescita. Dalla nascita della terra, tutti gli esseri viventi hanno immagazzinato le informazioni genetiche in questo modo.

Jason Chin ha proposto una serie di applicazioni di questa tecnologia, inclusi nuovi farmaci e plastiche biodegradabili © MRC-LMB

Poiché ci sono 64 possibili codoni e solo 20 amminoacidi naturali, il codice genetico ha molta ridondanza. Gli scienziati dell’Università di Cambridge ne hanno approfittato riutilizzando alcuni codoni per creare diversi elementi costitutivi che non esistono in natura, consentendo comunque alle cellule di produrre tutte le proteine ​​necessarie per la vita.

Un’analogia è pensare al codice genetico della natura come a una tastiera di computer inglese, in cui certe lettere compaiono più di una volta. Infatti, il team di Cambridge ha convertito la A ripetuta nella lettera greca alfa, la restante B nella beta, ecc., rendendo possibile l’inserimento di greco e inglese.

Gli esperimenti hanno dimostrato che le cellule batteriche modificate possono collegare insieme monomeri estranei (mattoni molecolari) per formare nuove proteine ​​e altre macromolecole chiamate polimeri.

“Speriamo di utilizzare questi batteri per scoprire e costruire lunghi polimeri sintetici che si piegano in strutture e possono formare nuove categorie di materiali”, ha proposto Chin, aggiungendo che un’altra applicazione sarebbe costituita da nuovi tipi di polimeri, come le plastiche biodegradabili.

Delilah Jewel e Abhishek Chatterjee del Boston College, due eminenti scienziati che non hanno partecipato alla ricerca di Cambridge, hanno affermato che l’uso della tecnologia dei “mattoni non naturali” aprirà innumerevoli nuove applicazioni, “dallo sviluppo di nuovi bioterapeutici ai biomateriali con proprietà innovative.”

Un aspetto di questa tecnologia è che i batteri sintetici non sono influenzati dalle infezioni virali, che richiedono processi genetici naturali per replicarsi nelle cellule ospiti.

“Se il virus entra nella vasca batterica utilizzata per produrre determinati farmaci, può distruggere l’intero lotto di farmaci”, ha spiegato Chin. “Le nostre cellule batteriche modificate possono superare questo problema resistendo completamente al virus”.

Chin ha sottolineato “l’enorme potenziale commerciale” del processo di ingegneria microbica e ha aggiunto che i negoziati per proteggere i diritti di proprietà intellettuale hanno già avuto luogo.



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Autore dell'articolo: Redazione EconomiaFinanza.net

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