ARRIVA IL DNA SEMISINTETICO: XNA! LA VARIABILE E' LO ZUCCHERO :-)
Negli XNA, al posto degli zuccheri ribosio o deossiribosio c’è il treosio (TNA), un tetroso, o anche altri zuccheri. Per il TNA i ricercatori sono riusciti a ottenere un altro elemento essenziale alla trasmissione dell’informazione genetica: le polimerasi. DNA e RNA polimerasi sono enzimi capaci di leggere e trascrivere le normali sequenze di acidi nucleici. In natura, tuttavia, non esistono polimerasi per le molecole di XNA. Però i ricercatori sono riusciti a produrre polimerasi sintetiche che potrebbero copiare il DNA in XNA.
Diversi XNA possono funzionare come polimeri genetici sintetici, ma gli scienziati non hanno ancora realizzato un sistema genetico sintetico completamente “autonomo” rispetto al DNA. Ciò è sufficiente per rilanciare il dibattito sulle origini della vita. Secondo un'ipotesi, la più semplice molecola di RNA avrebbe preceduto il DNA come mezzo di codifica dell’informazione genetica e i primi esempi di vita si sarebbero basati sull’RNA dato che questa molecola è anche in grado di catalizzare reazioni chimiche, come un enzima. Tuttavia, la comparsa di una molecola complessa come l’RNA da una sequenza di processi casuali a partire da prodotti chimici semplici è da molti considerato un evento improbabile. Secondo i ricercatori, il TNA potrebbe essere un buon candidato al ruolo di intermediario fra il mondo pre-biotico e il mondo a RNA.
Il primo organismo con
DNA sintetico: è un batterio E.coli
Proteine formate da amminoacidi sintetici da usare in ambito diagnostico e terapeutico? E' lo scenario futuro. Per ora, in uno studio pubblicato su Nature, frutto del lavoro di un team di ricercatori guidato da Floyd Romesberg, è stato creato il primo organismo vivente in grado di replicare DNA non esistente in natura, con basi aggiunte dall'uomo allo scopo di espandere l'alfabeto genetico.
La vita sulla terra in tutta la sua diversità è
codificata solo da due paia di basi di DNA, A-T e C-G. Quello che il
team di Romesberg ha generato è un organismo che contiene stabilmente queste due più un terzo, innaturale, paio di
basi”. Romesberg e collaboratori hanno iniziato a lavorarci alla fine degli
anni '90, ma trovare due basi in grado di
appaiarsi con un'affinità comparabile a quella delle coppie naturali A-T
e C-G, di inserirsi stabilmente nel doppio filamento di DNA, di
separarsi e riappaiarsi “a comando” quando necessario e non essere riconosciute
come estranee dai meccanismi di riparazione naturale del DNA non è stato
semplice. La grande sfida per i ricercatori è stata rendere le basi funzionanti
nell'ambiente complesso di una cellula vivente.
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| E. coli |
Qualcuno potrebbe sentirsi minacciato dalla possibilità che questo tipo di studi scientifici possa portare alla diffusione incontrollata di nuove forme di vita. Tuttavia, i ricercatori forniscono rassicurazioni a tal proposito, spiegando il fatto che le due basi non sono naturalmente disponibili nell'ambiente e che gli esperimenti condotti hanno dimostrato che possono essere introdotte nelle cellule solo attivando la molecola trasportatrice, senza la cui attività queste due basi sparirebbero letteralmente dal materiale genetico presente nel batterio. Il prossimo passo sarà dimostrare che le cellule viventi possono utilizzare questo DNA semisintetico per produrre l'mRNA da cui ottenere, delle proteine.
Dal Dna semisintetico, in futuro, i carburanti biologici
Con la realizzazione di un batterio con DNA semisintetico si è riusciti ad avere una specie di batteri OGM più sicuri, con i quali fabbricare nuove proteine “artificiali”. Attualmente una proteina prodotta da un batterio ingegnerizzato interferisce con le sue normali funzioni biologiche. Il risultato è un rallentamento del metabolismo del batterio ed un basso rendimento nella fabbricazione della proteina. Con l’aggiunta di nuove basi, il DNA nativo potrebbe continuare a svolgere tutti i suoi compiti garantendo una maggiore produzione della sostanza di interesse e mantenendo anche un maggior tasso di replicazione del batterio.
Campi di applicazione: batteri-fabbrica utili per biocarburanti e per programmi di depurazione ambientale; farmaci biologici, uso di batteri contro i tumori (modificando il microorganismo, insegnandogli a riconoscere una determinata proteina espressa solo dalle cellule di un certo tumore, iniettandolo nell'organismo e aspettando che distrugga solo le cellule tumorali e non quelle sane). «Sono prospettive per ora teoriche e non si sa in quanto tempo realizzabili, però la pubblicazione su Nature, almeno in linea di principio, è davvero rivoluzionaria e apre una nuova fase».
Ewen Callaway su Nature : First life with 'alien' DNA
Il team di Romesberg ha utilizzato Escherichia coli per esprimere un gene da una diatomea - un'alga unicellulare –che codifica per una proteina che permette alle molecole di basi aliene di attraversare la membrana del batterio. Gli scienziati hanno poi creato un plasmide contenente una singola coppia di basi estranee, ed inserito il tutto in cellule di E. coli. Quando la fornitura di nucleotidi alieni è stata interrotta, i batteri hanno sostituito le basi straniere con quelli naturali: la capacità di controllare l'assorbimento di basi del DNA estraneo, è visto dagli scienziati come una misura di sicurezza che impedisce la sopravvivenza delle cellule estranee fuori del laboratorio. Potenziali usi della tecnologia includono l'incorporazione di un amminoacido in una proteina tossica per garantire che uccida solo le cellule tumorali, e lo sviluppo di aminoacidi fluorescenti che potrebbero aiutare gli scienziati a monitorare reazioni biologiche al microscopio. La creazione di un organismo completamente sintetico è ancora una sfida enorme.
Brava Carla! Notizia curiosa e promettente.
RispondiEliminaGrazie prof!
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