Folosind instrumente bazate pe inteligența artificială, o echipă de cercetători de la universitățile Columbia și Harvard a modificat o parte din ribozom pentru a elimina necesitatea unui aminoacid din cei 20 existenți.
Codul genetic este esențial pentru viață. Cu mici variații, toate formele de viață folosesc aceleași seturi de trei baze ADN pentru a codifica aceiași 20 de aminoacizi. Până acum, nu s-au descoperit excepții majore, ceea ce i-a determinat pe cercetători să concluzioneze că acest cod datează probabil de la ultimul strămoș comun al tuturor formelor de viață de pe Pământ. Există multe speculații informate despre modul în care acest cod genetic a evoluat inițial.
Majoritatea ipotezelor sugerează că formele anterioare de viață aveau coduri genetice parțiale și utilizau mai puțin de 20 de aminoacizi. Pentru a testa aceste ipoteze, echipa a decis să încerce eliminarea unuia dintre cei 20 de aminoacizi folosiți în prezent. În prima lor încercare, aceștia au modificat o porțiune din ribozom care funcționează fără a utiliza un aminoacid esențial: izoleucina.
De ce ar face asta? Majoritatea cercetărilor din domeniu s-au concentrat pe modificarea codului genetic în moduri utile, cum ar fi folosirea a mai mult de 20 de aminoacizi pentru a permite realizarea unor reacții chimice interesante.
Logica aici pare să fie că, înainte de ultimul strămoș comun al vieții pe Pământ, organismele experimentau cu diverse coduri genetice și probabil utilizau o combinație de proteine și ARN-uri catalitice pentru a-și gestiona metabolismele. Deși am studiat mult ARN-urile catalitice, avem o idee mult mai puțin clară despre ce tipuri de chimie sunt posibile cu un cod genetic redus. Cercetătorii sugerează că instrumentele bazate pe inteligență artificială au evoluat suficient încât reproiectarea proteinelor pentru a folosi mai puțini aminoacizi este mult mai realistă acum decât era cu câțiva ani în urmă.
Izoleucina este unul dintre cei trei aminoacizi foarte similari, alături de leucină și valină. În porțiunea structurii care este distinctă de ceilalți aminoacizi, toți trei au o structură ramificată compusă exclusiv din carbon și hidrogen. Aceasta îi face hidrofobi, și adesea sunt localizați în interiorul proteinelor, ceea ce îi ține departe de mediul acvatic al celulei. Deci, pur și simplu raționând, unul dintre acești trei pare a fi un candidat bun pentru eliminare.
Cercetătorii au susținut această raționare cu dovezi. Ei au efectuat o analiză a genomului E. coli, verificând care aminoacizi au fost înlocuiți cu alții în proteinele înrudite din alte specii. Izoleucina a fost aminoacidul cel mai frecvent înlocuit cu un altul. Așadar, cercetătorii au decis să înceapă să răspundă la întrebarea dacă avem cu adevărat nevoie de el.
Editarea tuturor celor aproximativ 4,500 de gene din E. coli ar fi o sarcină monumentală, iar atât de multe schimbări deodată ar fi aproape sigur letale pentru aceasta, așa că cercetătorii au început cu teste mult mai mici. Inițial, au luat un set de 36 de gene esențiale și au înlocuit fiecare izoleucină din ele cu valină, un aminoacid similar, apoi au reintrodus gena modificată în genom. Pentru 22 dintre gene, aceasta a fost fatală pentru celule. Cu toate acestea, acest lucru indică faptul că 17 dintre ele au supraviețuit fără izoleucină.
Sursa: Ars Technica
Poll: Care este motivul principal pentru care echipa de cercetători a decis să elimine izoleucina din codul genetic al bacteriei E. coli?
Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România
Leave a Reply