Nuove proteine da un batterio
semisintetico
Segnalato dal Dott. Giuseppe
Cotellessa (ENEA)
Un batterio semisintetico dotato
di un DNA in cui sono presenti, oltre ai quattro nucleotidi del normale codice
genetico, anche due nucleotidi non naturali, è in grado di produrre proteine
che contengono amminoacidi diversi dai 20 che costituiscono le proteine
naturali. La scoperta potrà portare allo sviluppo di nuovi farmaci, plastiche e
altri materiali.
Un organismo semisintetico in
grado di archiviare, recuperare e usare informazioni genetiche differenti da
quelle naturali è stato messo a punto da un gruppo di ricercatori dello Scripps
Research Institute a La Jolla, in California, che lo descrivono in un articolo
pubblicato su "Nature". Il risultato apre la strada alla possibilità
di creare nuove proteine con aminoacidi non naturali potenzialmente utili per
lo sviluppo di nuove terapie, nuove materie plastiche e altri materiali.Fin
dall'ultimo antenato comune di tutta la vita sulla Terra, le informazioni
genetiche sono state codificate con un alfabeto di quattro "lettere"
- i quattro nucleotidi adenina, citosina, guanina e timina. Il macchinario
cellulare è in grado di leggere le istruzioni scritte con questo alfabeto e
produrre, sulla loro base, le proteine formate con i 20 amminoacidi standard. Nel
2008, il gruppo di ricerca diretto da Floyd E. Romesberg, impegnato da tempo
nel nuovo campo della biologia sintetica - la branca della biologia che tenta
di progettare molecole e sistemi biologici non esistenti in natura - era
riuscito a creare un ceppo semisintetico del batterio Escherichia coli che
incorporava un codice genetico esteso, costituito - oltre che dai quattro
nucleotidi naturali - anche da due altri nucleotidi, non naturali, chiamati i
dNaM e dTPT3. Il DNA del nuovo ceppo era però relativamente instabile, ossia a
volte espelleva i nuovi nucleotidi - e soprattutto il batterio si riproduceva
poco e lentamente. Un importante passo in avanti è stato compiuto nel 2014,
quando Romesberg e colleghi, modificando le procedure per creare il nuovo
batterio, sono riusciti a farlo riprodurre con la normale efficienza,
mantenendo anche stabile il suo DNA. Restava però un passaggio essenziale, cioè
dimostrare che il batterio era in grado di compiere i due passi fondamentali
per la produzione delle proteine: la trascrizione, ossia il processo con cui le
informazioni genetiche del DNA vengono lette e trascritte sotto forma di RNA
messaggero (mRNA), e la traduzione, il processo grazie a cui le istruzioni
veicolate dall'mRNA vengono usate dagli appositi organelli della cellula, i
ribosomi, per selezionare specifici amminoacidi con cui assemblare le proteine.
Raffigurazione schematica
dell'incorporazione di un amminoacido non canonico (ncAA) in una proteina
attraverso la decodifica da parte del ribosoma di un’istruzione contenente un
nucleotide non naturale. (Adattato da un'immagine creata da Dennis Sun,
Mezarque Design (www.mezarque.com); dennis.a.sun@gmail.com)
Il batterio ora ottenuto da
Romesberg e colleghi è ora in grado di compiere questi due processi, costruendo
proteine in cui sono incorporati anche amminoacidi non naturali, che i ribosomi
selezionano e assemblano con gli altri proprio grazie alle istruzioni
codificate con i nucleotidi non naturali dNaM e dTPT3.
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