Cientistas criam ser vivo com DNA mais simplificado de todos os tempos

Cientistas do Conselho de Pesquisa Médica do Reino Unido conseguiram criar uma bactéria com a genética mais simplificada da história. O feito representa uma das maiores reescritas já realizadas no DNA de um ser vivo.

Em um artigo publicado na revista Science, em 1º de agosto, os pesquisadores explicam como criaram uma versão sintética da bactéria Escherichia coli, causadora frequente de infecções do trato urinário, que funciona com apenas 57 códons.

Os códons são as sequências de três nucleotídeos usadas para orientar a produção de proteínas em qualquer ser vivo, aquela combinação de letras A, G, T e C que vimos na escola. O código genético, tanto do DNA como do RNA, tradicionalmente utiliza 64 códons em todas as formas de vida.

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Muitos desses sinais, porém, carregam instruções repetidas em células complexas, ou apresentam sinais de parada em seus códigos que tornam tudo que está após eles inútil. O novo organismo, chamado de Syn57, edita toda essa “informação desnecessária do DNA”, demonstrando pela primeira vez que a vida pode prosperar mesmo quando parte dessas duplicações é removida.

Como o DNA regula a vida?

• O DNA contém instruções que controlam o crescimento, o metabolismo e a reprodução de todos os seres vivos, de bactérias a seres humanos.
• Genes são trechos do DNA que codificam proteínas, responsáveis por quase todas as funções vitais do corpo, como digestão e defesa imunológica. Eles são como linhas de um grande manual de instruções de como as células devem operar.
• Apesar das diferenças entre espécies, o DNA humano é quase 99% idêntico ao dos chimpanzés e cerca de 60% igual ao das bananas.
• Nem tudo que temos no nosso DNA é manifestado. Ele pode ativar ou silenciar genes conforme estímulos ambientais, como temperatura, alimentação ou exposição a toxinas.

Como os cientistas manipularam o DNA da bacteria

Para chegar ao Syn57, a equipe eliminou quatro dos seis códons que produzem serina, dois dos quatro que formam alanina e um códon de parada que informava o fim da leitura. Cada trecho eliminado foi substituído por sinônimos capazes de manter a mesma função biológica, mas usando menos códigos.

A tarefa exigiu a recodificação de mais de 101 mil trechos de DNA ao longo de um genoma sintético de quatro megabases. O projeto foi dividido em 38 fragmentos, que foram montados por recombinação em leveduras antes de serem introduzidos nas bactérias.

Durante os testes, algumas regiões mostraram dificuldades de crescimento. Para contornar o problema, os cientistas ajustaram sequências iniciais de genes, refizeram trechos sobrepostos e trocaram combinações de códons até estabilizar a linhagem.

Bactéria E. coli foi a base para o desenvolvimento do organismo sintético

Um código genômico mais enxuto e mais útil

O resultado final foi a linhagem Syn57, a mais compacta já criada. O grupo já havia alcançado antes a versão Syn61, que operava com 61 códons. A nova etapa libera ainda mais espaço no DNA para incorporar aminoácidos não naturais, criando polímeros inéditos e ampliando a capacidade de síntese.

“Syn57 tem mais espaço para introduzir aminoácidos não canônicos, apresentando maiores oportunidades para expandir ainda mais o código genético”, afirmaram os pesquisadores em comunicado à imprensa.

Impactos futuros

O fato de a bactéria utilizar um código genético alternativo também a torna resistente a infecções virais, já que microrganismos invasores não conseguem interpretar suas instruções. Essa característica pode reduzir perdas de vidas em processos industriais.

Além disso, o genoma recodificado pode atuar como barreira de segurança. Por não conseguir trocar informações genéticas com bactérias naturais, ele reduz o risco de vazamento de genes modificados no ambiente, ou seja, a Syn57 não se reproduz com a E. coli.

Segundo os autores, o trabalho mostra que a síntese total de genomas pode levar a regiões do código genético que não seriam acessíveis pela evolução natural, expandindo o potencial da biologia sintética.

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