A un passo dal primo Dna
sintetico: costruiti 6 cromosomi dal lievito del pane
Il primo genoma sintetico è ormai
vicinissimo: un Dna interamente progettato e costruito dall'uomo non è più
fantascienza, ma una realtà che promette di trasformare in modo radicale il
futuro della biologia. Ormai è solo questione di tempo: utilizzando gli stessi
'ingredienti' della natura e uno speciale software chiamato BioStudio, sono
stati costruiti cinque cromosomi del comune lievito del pane Saccharomyces
cerevisiae, che si aggiungono a quello ottenuto nel 2014. I cromosomi sintetici
del lievito sono quindi sei e costituiscono oltre un terzo dei 16 cromosomi
complessivi di questo organismo. Ai cinque nuovi cromosomi sintetici (chiamati
synII, synV, synVI, synX, e synXII) e alle prospettive che si aprono nella
biologia sintetica la rivista Science dedica nove articoli. Di questi, sette si
devono al progetto internazionale Genoma Sintetico del Lievito, indicato con la
sigla Sc2.0, lo stesso che aveva ottenuto il primo cromosoma. Il lievito del
pane conferma così la sua tradizione di apripista nella storia della genetica,
considerando che nel 1996 è stato il primo organismo con le cellule dotate di
nucleo (eucariota) di cui è stata ottenuta la mappa del Dna. Ora il progetto
intende costruire la versione sintetica degli altri dieci cromosomi del lievito
e ottenere così il primo genoma sintetico mai realizzato. A soli sei anni dal
primo successo eclatante, con la costruzione della prima cellula sintetica da
parte del pioniere di questo campo di ricerca, Craig Venter, la biologia
sintetica si avvicina a un altro traguardo fondamentale. Quando il genoma del
lievito sarà completo la ricerca avrà a disposizione un organismo che ha molto
in comune con l'uomo, ha osservato il genetista Edoardo Boncinelli: "tra
il lievito e noi esseri umani - ha rilevato - c'è un'incredibile comunanza,
anche se le dimensioni sono molto diverse". i meccanismi che controllano
le cellule del lievito sono infatti gli stessi che controllano l'espressione
dei geni nelle cellule dei mammiferi, ha osservato anche il genetista Stefano
Gustincich, direttore del Laboratorio di Neurogenomica dell'Istituto Italiano
di Tecnologia (Iit). Si avvicina anche la realizzazione del sogno di Venter,
che nel 2016 aveva ottenuto il primo Dna con i geni indispensabili alla
sopravvivenza: una sorta di mattoncino Lego della biologia da assemblare in
tanti modi diversi per svolgere funzioni diverse, come produrre biocarburanti o
farmaci.
da:
COS’ E’ LA VITA SINTETICA?
“Per vita sintetica (dall'inglese
synthetic life), si definisce una forma di vita generata da un processo di
manifattura o sintesi. Tuttavia, ufficialmente non c'è pieno accordo sulla esistenza
di forme di vita simili. Il 31 maggio 2007 fu depositato presso il US patent
& trademark Office il brevetto numero 20070122826, intitolato "Minimal
bacterial genome" Questo brevetto si riferisce ad un organismo di 381
geni, ottenuto costruendo un cromosoma sintetico, usando sostanze chimiche
presenti in laboratorio. Questo microorganismo è stato ribattezzato
"Syntia". Il brevetto è detenuto dal J. Craig Venter Institute di
J. Craig Venter, lo scienziato che guidò il progetto concorrente al progetto
Genoma. Si è partiti dal Mycoplasma genitalium che contiene 482
geni (ed è quindi il più piccolo genoma presente in natura) e sono stati
rimossi sistematicamente alcuni geni, fino ad arrivare al numero di geni minimo
per garantire a una cellula la possibilità di vivere e riprodursi in
laboratorio. Per individuare i geni non essenziali è stato utilizzata la
mutagenesi traspositiva, che consiste nell'inserimento casuale di trasposoni (si definiscono trasposoni alcuni elementi
genetici presenti nei genomi di procarioti ed eucarioti, capaci di spostarsi da
una posizione all'altra del genoma) nel genoma di Mycoplasma genitalium. Le
cellule sono poi fatte crescere e il DNA viene estratto e sequenziato, per
individuare in quali regioni genomiche si è inserito il trasposone. Poiché
l'inserimento del trasposone in una sequenza genica interferisce con la sua
funzione, i batteri in grado di sopravvivere hanno subito un'inserzione in una
sequenza che può essere considerate non essenziale. Questo approccio ha
permesso di isolare 381 geni indispensabili alla vita. Questo studio è chiamato
Minimal Genome Project”. Il J. Craig Venter Institute ha quindi sintetizzato
artificialmente, il Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 partendo da una sequenza
nucleotidica creata in laboratorio di M. mycoides inserita in un Mycoplasma
capricolum a cui era stato eliminato il genoma. Allo stato attuale il batterio
artificiale Mycoplasma laboratorium, non è stato ancora sintetizzato. Nel 2010
Craig Venter et al. hanno pubblicato un articolo su Science (http://science.sciencemag.org/content/329/5987/52.full)
in cui annunciano di avere costruito in laboratorio la prima cellula
artificiale, controllata da un DNA sintetico e in grado di dividersi e
moltiplicarsi proprio come qualsiasi altra cellula vivente.
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DI MARCO LA ROSA
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