\n<\/aside>\n<\/p>\n
Las mutaciones gen\u00e9ticas son esenciales para la innovaci\u00f3n y la evoluci\u00f3n, pero demasiadas (o las equivocadas) pueden ser fatales. Entonces, los investigadores de Cambridge establecieron un sistema de replicaci\u00f3n de ADN sint\u00e9tico \u00abortogonal\u00bb en E. coli<\/i> que pueden utilizar como una forma libre de riesgos para generar y estudiar tales mutaciones. Es ortogonal porque est\u00e1 completamente separado del sistema que E. coli<\/i> utiliza para copiar su genoma real, que contiene los genes E. coli<\/i> necesita sobrevivir.<\/p>\n
Los genes del sistema ortogonal se copian con una enzima de replicaci\u00f3n del ADN extraordinariamente propensa a errores, que estimula una r\u00e1pida evoluci\u00f3n al generar muchas mutaciones aleatorias. Esto contin\u00faa mientras E. coli<\/i>Los genes de son replicados por su enzima copiadora de ADN normal de alta fidelidad. Las dos enzimas trabajan juntas, cada una haciendo lo suyo pero sin interferir con los genes de la otra.<\/p>\nIngenier\u00eda de mutaci\u00f3n r\u00e1pida<\/h2>\n
Qu\u00e9 buena idea, \u00bfverdad? Los cient\u00edficos lo robaron de la naturaleza. La levadura ya tiene un sistema como este, con un conjunto de genes copiados por una enzima dedicada que no replica el resto del genoma. Pero E. coli <\/i>Es mucho m\u00e1s f\u00e1cil trabajar con ella que con la levadura y su poblaci\u00f3n puede duplicarse en 20 minutos, por lo que se pueden realizar muchas rondas de replicaci\u00f3n y evoluci\u00f3n r\u00e1pidamente.<\/p>\n
Los investigadores generaron el sistema saqueando un fago, un virus que infecta E. coli. <\/i>Quitaron todos los genes del fago que permiten que el fago crezca incontrolablemente hasta que reviente el E. coli <\/i>c\u00e9lula que infect\u00f3 abierta. La ingenier\u00eda dej\u00f3 s\u00f3lo un casete que conten\u00eda los genes responsables de copiar el genoma del fago. Una vez que este casete fue insertado en el E. coli<\/i> genoma, podr\u00eda replicar simult\u00e1neamente al menos tres cadenas diferentes de genes colocadas junto a \u00e9l en el ADN, manteni\u00e9ndolas durante m\u00e1s de cien generaciones, todo ello dejando al resto del genoma. E. coli <\/i>genoma para ser copiado por otras enzimas.<\/p>\n
Luego, los cient\u00edficos ajustaron la tasa de mutaci\u00f3n de la enzima ortogonal que replica el ADN y finalmente la mejoraron 1.000 veces. Para probar si el sistema podr\u00eda usarse para desarrollar nuevas funciones, insertaron un gen de resistencia a un antibi\u00f3tico y observaron cu\u00e1nto tiempo tardaba ese gen en mutar en uno que confiriera resistencia a un antibi\u00f3tico diferente. En doce d\u00edas obtuvieron 150 veces m\u00e1s resistencia al nuevo antibi\u00f3tico. Tambi\u00e9n insertaron el gen que codifica la prote\u00edna verde fluorescente y aumentaron su fluorescencia m\u00e1s de 1.000 veces en cinco d\u00edas.<\/p>\n\n Anuncio <\/span> <\/p>\n<\/aside>\nDesintoxicaci\u00f3n en evoluci\u00f3n<\/h2>\n Ni 20 p\u00e1ginas despu\u00e9s, en el mismo n\u00famero de Science, el laboratorio de Frances Arnold tiene un art\u00edculo que proporciona evidencia de cu\u00e1n poderoso podr\u00eda ser este enfoque. Este equipo dirigi\u00f3 la evoluci\u00f3n de una enzima a la antigua usanza: mediante rondas secuenciales de mutag\u00e9nesis aleatoria y selecci\u00f3n del rasgo deseado. Arnold gan\u00f3 el Premio Nobel de Qu\u00edmica 2018 por la evoluci\u00f3n dirigida de enzimas, as\u00ed que sabe de qu\u00e9 se trata. En este trabajo reciente, su laboratorio gener\u00f3 una enzima que puede biodegradar los metilsiloxanos vol\u00e1tiles. Cada a\u00f1o fabricamos megatones de estos compuestos para pegarlos en productos de limpieza, champ\u00fas, lociones y productos industriales, pero persisten en el medio ambiente. Contienen enlaces carbono-silicio, que nunca existieron hasta que los humanos los fabricaron hace unos 80 a\u00f1os; Dado que la naturaleza nunca cre\u00f3 estos v\u00ednculos, tampoco existe una forma natural de romperlos.<\/p>\n
\u00abLa evoluci\u00f3n dirigida con siloxano fue particularmente desafiante\u00bb, se\u00f1alan los autores en su introducci\u00f3n, por varias razones t\u00e9cnicas. \u201cPartimos de una enzima que hab\u00edamos dise\u00f1ado previamente para otra qu\u00edmica de los siloxanos; esa enzima, a diferencia de la enzima natural, mostr\u00f3 una peque\u00f1a actividad para la escisi\u00f3n del enlace Si-C del siloxano. Sin embargo, el proyecto general, desde el descubrimiento inicial hasta descubrir c\u00f3mo medir lo que quer\u00edamos, tom\u00f3 varios a\u00f1os\u201d, dijo Arnold. Y es s\u00f3lo el primer paso para lograr que los siloxanos sean biodegradables. Se espera que la evoluci\u00f3n continua acelerada que permite el nuevo sistema ort\u00f3logo facilite en gran medida el desarrollo de enzimas y otras prote\u00ednas como esta que tendr\u00e1n aplicaciones en la investigaci\u00f3n, la medicina y la industria.<\/p>\n
No tenemos (todav\u00eda) m\u00e1quinas que puedan ensamblar eficientemente largos tramos de ADN o producir prote\u00ednas. Pero las c\u00e9lulas hacen estas cosas de manera extremadamente eficiente y E. coli<\/i> Las c\u00e9lulas han sido durante mucho tiempo las que se han utilizado en el laboratorio como peque\u00f1as f\u00e1bricas, produciendo en masa cualquier gen o prote\u00edna que los investigadores programen en ellas. Ahora E. coli<\/i> pueden usarse para una tarea molecular m\u00e1s: pueden ser peque\u00f1os focos de evoluci\u00f3n.<\/p>\n
Ciencia, 2024. DOI: 10.1126\/science.adi5554, 10.1126\/science.adk1281<\/p>\n<\/p><\/div>\n
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