Ciencia y Tecnología

Los científicos crean el primer cromosoma artificial de la levadura

2014-03-27

El equipo realizó unos extensos retoques a su cromosoma, eliminando los genes no deseados....

CHICAGO (Reuters) - Un grupo internacional de científicos ha creado un cromosoma de levadura modificado a partir de cero, el último paso en la carrera por crear el primer genoma de levadura artificial del mundo, un avance que llevaría a nuevas cepas del organismo para ayudar a producir químicos industriales, medicinas y biocombustibles.

En lugar de simplemente copiar a la naturaleza, el equipo realizó unos extensos retoques a su cromosoma, eliminando los genes no deseados. Luego incorporó con éxito el cromosoma diseñado a células de levadura vivas, dotándolas de nuevas capacidades no halladas en la levadura natural.

"Es el cromosoma más alterado que se ha creado nunca", dijo Jef Boeke del Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York, que encabezó los trabajos. Los resultados se han publicado el jueves en la edición online de la revista Science.

Mientras que otros equipos han sintetizado bacterias y ADN viral, el de Boeke es la primera vez que se informa de un cromosoma sintético en un organismo eucariota, aquel cuyas células contienen núcleo, como el caso de los humanos.

El logro, que ha llevado siete años, implicó el uso de diseños ayudados por ordenador para crear uno de los 16 cromosomas en la levadura de la cerveza, conocida científicamente como Saccharomyces cerevisiae.

La versión sintética, que los científicos llaman synIII, es una versión adelgazada del cromosoma III de la levadura natural, que cuenta con 316.667 pares de bases. El equipo eligió este cromosoma porque es el más pequeño y controla cómo se asocian las células de la levadura y se produce el cambio genético.

"Hemos mostrado que las células de la levadura con este cromosoma sintético son extraordinariamente normales. Se comportan casi idénticamente a las células de la levadura naturales, sólo que ahora cuentan con nuevas capacidades y pueden hacer cosas que la levadura natural no puede", dijo Boeke. Tales métodos podrían usarse para mejorar la capacidad de la levadura para vivir en entornos duros, como en altas concentraciones de alcohol.

Boeke, que trabajó en la Universidad Johns Hopkins, se sumó a la NYU en enero para dirigir el recién creado Instituto para Sistemas Genéticos.

Jim Collins, de la Universidad de Boston y pionero en el campo, calificó la obra de Boeke como "una hazaña en la biología artificial", un campo emergente de la ciencia que aplica los principios de la ingeniería a sistemas vivos.

"Este desarrollo permite nuevos experimentos en la evolución del genoma y subraya la capacidad siempre en expansión para modificar y fabricar ADN", dijo Collins, cuyo laboratorio ganó una beca de la Fundación Gates en 2012 para fabricar bacterias probióticas de yogur para neutralizar las infecciones de cólera.

La biología sintética es más conocida por los trabajos realizados por el emprendedor y científico del genoma Craig Venter, que en 2010 informó de que había creado el primer genoma sintético de una bacteria a partir de sustancias químicas.

El trabajo generó mucha expectación y mucha preocupación de que los científicos estaban jugando con la naturaleza. Boeke dijo que el trabajo en su laboratorio y en muchos otros es mucho menos "jugar a ser Dios" y más parecido a la ingeniería genética, pero a una escala más amplia.

MEZCLA DE CROMOSOMA

Para el diseño del cromosoma de la levadura, Boeke y su equipo hicieron más de 500 cambios, eliminando repetidamente secciones de casi 50.000 pares de bases de ADN que consideraban innecesarias para la reproducción y crecimiento del cromosoma.

También eliminaron lo que se ha denominado "ADN basura" - partes del código genético que no fabrican proteínas - y segmentos conocidos como "genes saltadores", tramos de ADN que al azar saltan alrededor del genoma y pueden causar mutaciones.

Pese a todos esos cambios, dijo Boeke, "seguimos teniendo un cromosoma que funciona".

Lo que más le emociona es de la posibilidad de eliminar de forma selectiva o reconfigurar la información del cromosoma, un proceso que denomina mezcla de cromosoma. Para hacerlo realidad, los científicos añadieron tramos de ADN llamado loxP, una secuencia genética que funciona como un interruptor genético que puede ser activado por una proteína.

"Lo que es realmente emocionante es, además de que la levadura esté sana y feliz, que hemos dotado a este cromosoma de esta propiedad casi mágica de ser capaz de reestructurarse cuando usemos nuestra varita mágica y generar millones de cromosomas variantes", dijo Boeke.

Tener la capacidad de producir nuevas cepas sintéticas de levadura podría resultar en algunas versiones muy útiles que podrían utilizarse para fabricar medicinas raras, como artemisinina para la malaria, o ciertas vacunas, como la de la hepatitis B, que deriva de la levadura, dijo Boeke.

Y la levadura sintética podría también usarse para fabricar biocombustibles más eficientes, como alcohol, butanol, y biodiésel.



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