Tendencias21

Fabrican con material genético artificial las primeras enzimas sintéticas

La biología sintética ha dado un nuevo paso adelante con la creación en laboratorio de enzimas sintéticas funcionales. Han sido fabricadas con un material genético artificial desarrollado hace dos años por el mismo equipo de investigadores, del MRC del Reino Unido. Ambos avances podrían tener aplicaciones médicas, señalan los científicos; pero también implicaciones filosóficas, pues demuestran que puede haber maneras de almacenar información genética distintas a las que conocemos, tanto en nuestro planeta como en el resto del universo. Por Yaiza Martínez.

Fabrican con material genético artificial las primeras enzimas sintéticas

En 2012, un equipo de científicos de la Universidad British Columbia de Canadá, entre los que se encontraba el investigador del Medical Research Council (MRC) del Reino Unido, Phil Holliger, consiguieron crear ‘AXN’ ; conjuntos moleculares o polímeros sintéticos similares al material genético natural (ADN y ARN).

Este ADN artificial podía almacenar y propagar información, dos de las señas de identidad de la herencia y de la vida. Además, una de sus moléculas (AHN) era capaz de adaptarse a condiciones cambiantes en el laboratorio, de manera análoga a como funciona el ADN en la evolución.

Ahora, Holliger y su equipo del MRC han dado un paso más, con la creación de las primeras enzimas del mundo formadas por material genético artificial o AXN. Es decir, que estas enzimas sintéticas están compuestas por moléculas que no existen en la naturaleza.

Enzimas artificiales que funcionan como naturales

A pesar de ello, son capaces de desencadenar reacciones químicas simples, como cortar y unir cadenas de ARN (en un tubo de ensayo), que es lo que hacen las enzimas naturales, informa el MRC en un comunicado.

Holliger y sus colaboradores han desarrollado en total cuatro tipos diferentes de catalizadores sintéticos a partir de los bloques de AXN no naturales. Estos, además de catalizar reacciones químicas, son capaces de unirse a hebras de AXN, lo que supondría uno de los primeros pasos para la creación de un sistema vivo.

Por otra parte, como las enzimasAXN son mucho más estables que las enzimas de origen natural, los científicos creen que podrían resultar particularmente útiles en el desarrollo de nuevas terapias para una amplia gama de enfermedades -como el cáncer y las infecciones virales- que explotan los procesos naturales del cuerpo para fortalecerse.

Esto se debe a que están hechas de AXN, un material químicamente muy robusto que, al no proceder de la naturaleza, resulta irreconocible para las enzimas degradantes naturales del cuerpo. Esto podría hacer de estas enzimas un interesante candidato para tratamientos de larga duración que puedan bloquear el ARN vinculado a enfermedades, explica Holliger.

Otras formas de aparición de la vida

Todas y cada una de nuestras células contiene miles de enzimas diferentes, muchas de las cuales son proteínas. Las enzimas resultan fundamentales porque catalizan o propician reacciones químicas –desde la digestión de la comida a la fabricación de ADN en el interior celular- que no serían posibles sin ellas.

Toda la vida en la Tierra depende de reacciones químicas como estas. De hecho, se cree que la vida comenzó gracias a una enzima de ARN que se autorreplicó. Por otra parte, el ADN y el ARN están considerados los bloques de construcción de la vida, ya que almacenan toda nuestra información genética y la transfieren a las siguientes generaciones. ¿Qué implicaciones tendría que tanto las enzimas como el material genético pudieran replicarse artificialmente ambas cosas en laboratorio?

Ya en 2012, Holliger afirmaba que “nuestro descubrimiento (AXN) implica que no existe ningún imperativo por el que la vida se tenga que basar en el ADN y el ARN (…)”; y que “nuestros resultados implican que puede haber otras maneras de almacenar la información genética distintas a las que conocemos, tanto en nuestro planeta como en el universo”.

Tras desarrollar la enzimaAXN, Alex Taylor, otro de los autores del avance, ha señalado por su parte que: «La creación de ADN sintético, y ahora de enzimas a partir de bloques de construcción que no existen en la naturaleza, plantea la posibilidad de que, si hay vida en otros planetas, esta puede haber surgido a partir de un conjunto totalmente diferente de moléculas. Se ampliaría así el número posible de planetas que podrían ser capaces de albergar vida».

Sobre biología sintética

La creación de AXN y de enzimasAXN se enmarca en una disciplina científica conocida como biología sintética, cuyo objetivo es el diseño de sistemas biológicos que no existen.

De esta disciplina se esperan “avances realmente sorprendentes que prometen cambiar la forma de entender y tratar la enfermedad”, añaden los investigadores del MRC.  En principio, “podría permitir usar piezas biológicas de diseño para el desarrollo de nuevas terapias y herramientas de diagnóstico más eficaces y con una vida útil más larga”.

Otros van mucho más allá y buscan la creación de nuevos organismos programables, es decir, de microorganismos a la carta que se comporten como pequeños ordenadores. También la creación de auténticas ‘máquinas’ que reparen o regeneren tejidos, reprogramen las células o ayuden a conocer mejor las enfermedades, para desarrollar fármacos a medida.

En lo que se refiere al medio ambiente, las investigaciones de biología sintética se están dirigiendo hacia el diseño de sistemas complejos y el rediseño de componentes biológicos inspirados en circuitos electrónicos, para destinarlos a la eliminación de compuestos tóxicos o la descontaminación de los ecosistemas.

Holliger y su equipo no han sido los primeros en crear ADN artificial. En 2011, científicos de la Universidad de Princeton, en Estados Unidos, ya consiguieron crear un ADN sintético que, insertado en células de la bacteria Escherichia coli que carecían de ciertos genes necesarios para la supervivencia en entornos desfavorables, logró que dichas células sobrevivieran. En 2010, científicos del Instituto J. Craig Venter de EEUU crearon un genoma sintético que se usó para controlar las funciones de una célula bacteriana. 

Referencias bibliográficas:

Alexander I. Taylor, Vitor B. Pinheiro, Matthew J. Smola, Alexey S. Morgunov, Sew Peak-Chew, Christopher Cozens, Kevin M. Weeks, Piet Herdewijn y Philipp Holliger. Catalysts from synthetic genetic polymers . Nature (2014). DOI: 10.1038/nature13982.

Phillip Holliger, et al. Synthetic Genetic Polymers Capable of Heredity and Evolution. Science (2012). DOI: 10.1126/science.1217622.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • La simetría es el lenguaje de la evolución 14 marzo, 2022
    Un nuevo estudio sugiere que las formas simétricas que se aprecian en todo tipo de organismos vivos y hasta en la organización molecular nacen a partir de una especie de “lenguaje” predominante en la evolución. Este lenguaje se construye por economía de recursos: las formas simétricas insumen un menor esfuerzo de codificación de información que […]
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren dos monstruosos agujeros negros supermasivos próximos a colisionar 14 marzo, 2022
    Un par de gigantescos agujeros negros supermasivos que componen un sistema binario, cada uno con 100 millones de masas solares, se están acercando para fusionarse y al hacerlo protagonizarán una colosal explosión de energía. Los astrónomos los descubrieron al observar la luz que emitieron hace 8.800 millones de años.
    Pablo Javier Piacente
  • Un asteroide de 4 metros impacta contra la Tierra solo dos horas después de ser descubierto 14 marzo, 2022
    Un asteroide de 4 metros impactó contra la Tierra este fin de semana, solo dos horas después de ser detectado. Cayó en el mar de Noruega y no causó ningún daño. Es la quinta vez que experimentamos esta sorpresa.
    Redacción T21
  • El calor hace más sexy a la descendencia 14 marzo, 2022
    Una investigación ha descubierto en gusanos que el calor estresante fomenta descendencia sexualmente más atractivas. Aunque no se puede atribuir a humanos, el hallazgo arroja pistas muy interesantes para investigar posibles correspondencias.
    InsideScience/T21
  • La gravedad cuántica podría emerger de un universo holográfico 14 marzo, 2022
    Una nueva investigación sugiere que la gravedad que domina todo el universo a gran escala emerge del mundo cuántico. Usando matemáticas avanzadas, concluye que el principio holográfico puede conciliar gravedad y mecánica cuántica.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La gravedad cuántica estaría escondida en los agujeros negros 14 marzo, 2022
    Astrónomos del Reino Unido han descubierto que los agujeros negros pueden convertirse en la puerta de acceso a la gravedad cuántica, considerada el santo grial de la Nueva Física.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Detectan un precursor de moléculas orgánicas a 440 años luz de la Tierra 13 marzo, 2022
    Un equipo de astrónomas ha descubierto a 440 años luz de la Tierra un disco planetario, en el que pueden estar formándose otros mundos como la Tierra, que contiene unas moléculas precursoras de la vida. El descubrimiento sugiere que ese proceso cósmico forma parte de la génesis planetaria.
    Redacción T21
  • Una nueva terapia restablece las células a estados más juveniles 12 marzo, 2022
    Una nueva terapia de rejuvenecimiento celular revierte de forma segura los signos del envejecimiento en ratones, abriendo nuevas expectativas para prolongar o mejorar el envejecimiento saludable en seres humanos.
    Redacción T21
  • Los entornos urbanos no le gustan al cerebro 11 marzo, 2022
    Los entornos urbanos se caracterizan por estructuras visuales más rígidas que los ambientes naturales: debido a esto, el cerebro humano no se siente a gusto en la ciudad y logra una mayor relajación y equilibrio al entrar en contacto con las figuras fractales que se encuentran en la naturaleza.
    Pablo Javier Piacente
  • La guerra de Ucrania ya ha llegado al espacio 11 marzo, 2022
    El aislamiento científico de Rusia no solo compromete el futuro de la Estación Espacial Internacional, sino también a las comunicaciones por satélite o el control de la basura espacial. Las consecuencias de la guerra en cuanto a la investigación y la infraestructura espacial aún no pueden vislumbrarse en su totalidad, y podrían ser más peligrosas […]
    Pablo Javier Piacente