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Polímeros genéticos sintéticos

Todos los organismos vivos que conocemos en la actualidad funcionan biológicamente de forma equivalente. Todos ellos están basados en sistemas biológicos celulares en los que un tipo de molécula (normalmente ADN) posee las instrucciones para que la célula pueda sintetizar las moléculas necesarias para su crecimiento y multiplicación, y para interaccionar con el medio y con otras células. Esta coincidencia en todos los organismos es una prueba de que el origen de todos ellos es el mismo y que todos los organismos actuales han evolucionado a partir del mismo ancestro: LUCA (último ancestro común universal). Sólo los virus son una excepción a este principio porque algunos de ellos tienen como molécula en la que se almacenan las instrucciones otro tipo de ácido nucléico (el ARN). De todas formas, hay quienes opinan que los virus no son en sí mismos seres vivos ya que para su multiplicación dependen de otros (células procariotas o células eucariotas), así que incluso podríamos evitar esta excepción si nos quedamos con la definición de ser vivo más estricta.

Pues bien, la concreción de la capacidad del ADN para portar información biológicamente relevante se convirtió en un hito histórico cuando Watson y Crick en 1953 describieron el modelo de doble hélice.

En este modelo, la propia estructura de la molécula duplexa de ADN, que se parece a una larga escalera girada sobre sí misma, explica cómo la molécula porta la información, cómo la transmite a las células hijas y cómo puede variar a lo largo del tiempo (evolución). El modelo, incluye un armazón equivalente a los laterales de una escalera de mano (laterales que están constituidos por largas moléculas de azúcar y fosfato) y unos peldaños formados por emparejamientos de bases nucleotídicas de 4 tipos (A, T, G, C). El mensaje biológico en esta estructura queda establecido por el orden de estos cuatro nucleótidos y por la capacidad de que a partir de esa información se sinteticen proteínas, gracias a la síntesis de una molécula transitoria intermedia (el ARN); la capacidad de transmitir la información a las células hijas se consigue mediante un sistema repetitivo de apareamiento entre nucleótidos (enfrente de una A siempre hay una T y enfrente de una C siempre hay una G) y mediante la capacidad de que la doble hebra se pueda abrir y de que cada una de las moléculas del dúplex (azúcar-fosfato-nucleótido) se utilice como molde para generar una nueva hebra complementaria (replicación); la capacidad de evolucionar viene directamente de la posibilidad de que durante la replicación sucedan errores y se introduzcan nucleótidos no correctos aleatoriamente en algunas posiciones de la molécula.

Según un trabajo publicado en la revista Science, realizado por investigadores del Reino Unido, Bélgica, Dinamarca y EEUU, ahora es posible recrear los procesos biológicos utilizando moléculas sintéticas. Estas moléculas, que son polímeros artificiales, se han denominado AXN (ácido xeno-nucléico) y portan un esqueleto hecho con diferentes azúcares. Las moléculas no son nuevas, pero lo que sí es novedoso es que los investigadores han conseguido elaborar una estrategia que permite que esas moléculas se repliquen con una elevada fidelidad. Los polímeros sintéticos son capaces de aparear con las bases de DNA y es posible generar una molécula de AXN gracias al uso de enzimas polimerasas ingenieradas que son capaces de realizar esta tarea. Es más, los investigadores han sido capaces de generar otras polimerasas ingenieradas que son capaces de obtener una molécula de DNA a partir de las moléculas de AXN. Es decir, han creado un sistema que imita el ADN y el ARN y los procesos de replicación y transcripción que suceden en las células, utilizando unos elementos químicos con 5 ó 6 azúcares diferentes de la desoxiribosa y de la ribosa que son los azúcares que forman parte respectivamente del ADN y del ARN en los sistemas biológicos naturales. La precisión en la síntesis es de al menos el 95%, así que parece que el sistema muestra un alto grado de fidelidad en la síntesis.

¿Qué interés puede tener este tipo de estudio? Bueno, digamos que considerar un sistema de transferencia de información biológica diferente del que implica al ADN y al ARN es un avance biotecnológico que, de entrada, hace pensar que quizás otras formas moleculares de vida pueden existir. Es más, algunos investigadores ya plantean si en la historia de la aparición de la vida en nuestro propio mundo, este tipo de moléculas sintéticas, basadas en azúcares más simples que confieren una mayor estabilidad a las moléculas equivalentes al ADN y ARN, no serían anteriores y precursoras de las que posteriormente se generaron (el ADN y el ARN).

En cuanto a aplicaciones tecnológicas, estamos lejos de la síntesis de vida artificial, pero quizás en un futuro sea posible producir de manera eficiente genes artificiales resistentes a la biodegradación que permitan, por ejemplo, producir más eficientemente proteínas de interés terapéutico.

http://www.youtube.com/watch?v=-fleoKZ0Oo8

 

La noticia en SINC

La noticia en la revista Nature

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