Cómo las células “leen” los ingredientes artificiales incluidos en la prescripción genética

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Si el genoma es la receta para la vida, los pares de bases son los ingredientes individuales enumerados. Estas estructuras químicas forman el ADN, y cada organismo vivo en la Tierra tiene solo cuatro. Los arreglos específicos de estos cuatro pares de bases – A, T, C, G – nos hacen quiénes y qué somos.

Así que fue una gran sorpresa cuando los científicos de Scripps Research revelaron en 2014 que podían introducir dos nuevos pares de bases no naturales (los llamaron X e Y para abreviar) en el código genético de las bacterias vivas en el laboratorio. Era como si se hubieran insertado dos ingredientes nunca antes vistos en la receta, que hipotéticamente expandían la variedad de platos que una célula puede preparar.

Los investigadores vieron de inmediato aplicaciones potenciales: con un mayor control y selección, podrían usar las células como cocinas pequeñas para cocinar nuevos medicamentos y vacunas. Pero el hecho de que haya varias letras en una receta genética no significa que la célula pueda leerlas, o saber qué hacer con ellas, o que alguna de ellas funcione en las células de organismos más complicados que las bacterias.

En un estudio publicado el 17 de junio de 2021 en Biología de la naturaleza química, un equipo dirigido por investigadores de la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas Skaggs de la Universidad de California en San Diego ayudó a abordar estos obstáculos.

El equipo reveló que la maquinaria de las células de levadura “lee” sin problemas los ingredientes X e Y no naturales, como lo harían con A, C, T y G, y los traduce en ARN, que eventualmente podría traducirse en proteínas. célula. A diferencia de las bacterias, las levaduras son eucariotas, parte de la misma clase de vida multicelular que los animales, las plantas y los hongos. (Una nota de seguridad: estas células sintéticas no pueden sobrevivir sin alimentos líquidos especiales proporcionados en el laboratorio).

“Ahora podemos ver exactamente cómo la maquinaria de las células eucariotas interactúa con pares de bases no naturales, pero no es perfecto, hay margen de mejora en términos de selectividad y eficiencia”, dijo el autor principal Dong Wang, PhD, profesor de la Facultad de Farmacia de Skaggs. . “Esperamos que este descubrimiento tenga un impacto profundo en el campo al permitir el diseño de pares de bases no naturales de próxima generación más efectivos”.

El laboratorio de Wang ha estudiado extensamente la ARN polimerasa II, una enzima esencial que se encuentra en todas las células fúngicas, vegetales y animales. RNA Pol II lee la receta del ADN y ayuda a convertir el código genético en ARN mensajero. (Este mRNA luego lleva esa receta genética fuera del núcleo y dentro del citoplasma, donde se traduce y se usa para ensamblar proteínas como se indica). En el pasado, el equipo ha estudiado la estructura del RNA Pol II y cómo responde a la normalidad. genética. receta hipo como el daño del ADN causado por la radiación.

En su último estudio, el equipo de Wang reveló por primera vez paso a paso cómo se ve, estructuralmente hablando, cuando el ARN eucariota Pol II recoge e incorpora pares de bases no naturales mientras transcribe un fragmento de ADN. Al hacerlo, descubrieron, por ejemplo, que el ARN Pol II es selectivo: puede unir X o Y en una hebra de un genoma de ADN bicatenario, pero no en la otra.

“Lo que tenemos ahora es una visión única de qué es y qué no es bien reconocido por RNA Pol II”, dijo Wang, quien también es profesor en la Facultad de Medicina de UC San Diego y el Departamento de Química y Bioquímica. “Este conocimiento es importante para que podamos diseñar nuevos pares de bases no naturales que puedan ser utilizados por las polimerasas de ARN del huésped”.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de California – San Diego. Original escrito por Heather Buschman. Nota: el contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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