Células con síntesis totalmente artificial genoma se informaron por primera vez en 2010 de los cuales un minimalista genoma célula se derivó que mostró una morfología anormal tras la división celular. La reciente adición de un grupo de genes a esta célula minimalista restauró la división celular normal
Las células son las unidades estructurales y funcionales básicas de la vida, una teoría propuesta por Schleiden y Schwann en 1839. Desde entonces, los científicos se han interesado en comprender las funciones celulares tratando de descifrar completamente el código genético para comprender cómo crece y se divide la célula para dar lugar a más células de un tipo similar. Con el advenimiento de ADN secuenciación, se ha podido decodificar la secuencia de los genoma intentando así comprender los procesos celulares para comprender la base de la vida. En el año 1984, Morowitz propuso el estudio de los micoplasmas, el más simple células capaz de crecimiento autónomo, para comprender los principios básicos de la vida.
Desde entonces, se han hecho varios intentos para reducir la genoma tamaño a un número minimalista dando lugar a una célula que es capaz de realizar todas las funciones celulares básicas. Los experimentos condujeron por primera vez a la síntesis química de Mycoplasma mycoides. genoma de 1079 Kb en el año 2010 y fue denominado como JCVI-syn1.0. Otras eliminaciones realizadas en JCVI-syn1.0 por Hutchinson III et al. (1) dio lugar a JCVI-syn3.0 en 2016 que tuvo un genoma tamaño de 531 Kb con 473 genes y tuvo un tiempo de duplicación de 180 minutos, aunque tenía una morfología anormal durante la división celular. Todavía tenía 149 genes con funciones biológicas desconocidas, lo que sugiere la presencia de elementos aún no descubiertos que son esenciales para la vida. Sin embargo, JCVI-syn3.0 proporciona una plataforma para investigar y comprender las funciones vitales mediante la aplicación de los principios de la totalidad.genoma diseño.
Recientemente, el 29 de marzo de 2021, Pelletier y sus colegas (2) utilizaron JCVI syn3.0 para comprender los genes necesarios para la división celular y la morfología mediante la introducción de 19 genes en el genoma de JCVI syn3.0, dando lugar a JCVI syn3.0A que tiene una morfología similar a JCVI syn1.0. tras la división celular. 7 de estos 19 genes incluyen dos genes de división celular conocidos y 4 genes que codifican proteínas asociadas a la membrana de función desconocida, que en conjunto restauraron el fenotipo similar al de JCVI-syn1.0. Este resultado sugiere la naturaleza poligénica de la división celular y la morfología en una célula genómicamente mínima.
Dado que el JCVI syn3.0 es capaz de sobrevivir y multiplicarse gracias a su diseño minimalista genoma, se puede utilizar como organismo modelo para crear diferentes tipos de células con funciones variadas que pueden ser beneficiosas para los humanos y el medio ambiente. Por ejemplo, se pueden introducir genes que conduzcan a la disolución de los plásticos, de modo que el nuevo organismo creado pueda utilizarse para la degradación de los plásticos de forma biológica. De manera similar, se puede considerar agregar genes relacionados con la fotosíntesis en JCVI syn3.0, haciéndolo susceptible de usar dióxido de carbono de la atmósfera, reduciendo así sus niveles y ayudando a reducir el calentamiento global, un problema climático importante al que se enfrenta la humanidad. Sin embargo, estos experimentos deben tratarse con suma precaución para garantizar que no liberemos un superorganismo en el medio ambiente que sea difícil de controlar una vez liberado.
No obstante, la idea de tener una célula con genoma minimalista y su manipulación biológica puede conducir a la creación de variados tipos de células con diversas funciones capaces de resolver los principales problemas que enfrenta la humanidad y su supervivencia final. Sin embargo, existe una distinción entre la creación de una célula totalmente sintética y la creación de una funcionalmente sintética. genoma. Una célula artificial ideal, completamente sintética, consistiría en una célula sintetizada. genoma junto con componentes citoplasmáticos sintetizados, una hazaña que a los científicos les encantaría lograr más temprano que tarde en los próximos años a medida que los avances tecnológicos alcancen su punto máximo.
El reciente desarrollo podría ser un trampolín hacia la creación de una célula totalmente sintética que sea capaz de crecer y dividirse.
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Referencias:
- Hutchison III C, Chuang R., et al 2016. Diseño y síntesis de una bacteria mínima genoma. Ciencia 25 Marzo de 2016: Vol. 351, Edición 6280, aad6253
DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad6253
- Pelletier JF, Sun L., et al 2021. Requisitos genéticos para la división celular en una célula genómicamente mínima. Celda. Publicado: 29 de marzo de 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008
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