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Cómo las células bacterianas se han dirigido para producir los polímeros sintetizados virus-resistentes

Un papel reciente de la ciencia discute la utilización de un Escherichia Coli sintetizado previamente denunciado a los polímeros sintetizados virus-resistentes de la producción para los usos de producción futuros de la droga.

Una reseña de proteínas y de polímeros

Por definición, un polímero es cualquier tipo de substancia que consista en un gran número de unidades similares que se peguen juntas. Los polímeros biológicos, por ejemplo, se comprenden por lo menos de 50 moléculas más pequeñas conocidas como monómeros, que se utilizan para crear polímeros más grandes que se refieran como macromoléculas. Estas macromoléculas, tales como hidratos de carbono, los lípidos, y las proteínas, son todas esenciales para el homeostasis que mantiene en organismos vivos.

El material genético del ácido desoxirribonucléico (DNA) es un tipo de polímero biológico que se componga de cuatro bases del ácido nucléico conocidas como el (G) de la guanina, la adenina (a), el thymine (t), y citosina (c). Estos ácidos nucléicos se ordenan en diversos codones, que son las series del trinucleotide de la DNA que corresponden a un aminoácido específico, que son los bloques huecos para las proteínas.

Total, hay 64 combinaciones posibles de los ácidos nucléicos que pueden presentarse, con 20 diversos aminoácidos para los cuales estas combinaciones del codón puedan codificar. Varias opciones sinónimas del codón están por lo tanto disponibles para codificar diversos codones para los mismos aminoácidos. Estas substituciones sinónimas desempeñan un papel importante en contribuir a la diversidad de la naturaleza; sin embargo, pueden también causar efectos perjudiciales a los organismos cuando la substitución es incorrecta.

Escherichia Coli

Escherichia Coli. Haber de imagen: fusebulb/Shutterstock.com

Reescritura del genoma

En un estudio 2019 de naturaleza, un grupo de científicos de la biblioteca médica (MRC) del Consejo de Investigación para la biología molecular en Cambridge, Reino Unido creó una variante de Escherichia Coli cuyo genoma entero fue sintetizado con un proceso total convergente de alta fidelidad de la síntesis que utilizó cuatro megabases.

Más concretamente, cada codón de TCG y del TCA fue reemplazado por sus sinónimos del AGC y de AGT. Además, cada del ` parada del actual el' de la ETIQUETA, que se utiliza típicamente para hacer señales el fin del proceso de traslación para codón la proteína, fue reemplazado por su sinónimo de TAA. A pesar de no tener sus codones originales de TCG, del TCA, y de TGA dentro de su genoma, el Escherichia Coli sintetizado podía todavía crear las proteínas para soportar su supervivencia e incremento.

Escherichia Coli sintetizado es resistente a las infecciones virales

Tomando su un paso más allá de la investigación, los científicos de MRC llevados por el Dr. Jason Chin fijaron qué suceso al Escherichia Coli sintetizado sobre el retiro del ácido ribonucleico de la transferencia (tRNA). Estos tRNAs son responsables de decodificar una serie del ARN de mensajero (mRNA) que reconozca normalmente los codones de TCG y del TCA en las proteínas.

Sobre la exposición de las bacterias sintetizadas a un cóctel de virus, las bacterias que no experimentaron esta modificación del tRNA fueron matadas inmediatamente. Comparativamente, las bacterias modificadas fueron encontradas para sobrevivir como resultado de su resistencia inherente a la infección viral.

Si un virus consigue en las tinas de bacterias usadas a ciertas drogas de la manufactura, después puede destruir la mezcla entera. Nuestras células bacterianas modificadas podían superar este problema siendo totalmente resistentes a los virus. Porque los virus utilizan la clave genética completa, las bacterias modificadas no podrán leer los genes virales,”

Jason Chin

Utilizar el Escherichia Coli sintetizado para la producción sintetizada del polímero

El descubrimiento que su Escherichia Coli sintetizado no requirió ciertos codones estar presentes continuar su supervivencia, el incremento, y la resistencia a la infección viral llevaron a los investigadores a investigar cómo estos codones se podrían utilizar para la producción del polímero.

Con este fin, las bacterias fueron utilizadas para producir los tRNAs acoplados con los monómeros artificiales que reconocieron solamente los codones nuevamente disponibles de TCG y de la ETIQUETA. Las cadenas de codones de TCG y de la ETIQUETA entonces fueron incorporadas en la DNA del Escherichia Coli virus-resistente, que fueron leídos por los tRNAs alterados. Los tRNAs entonces montaron diversas órdenes de los codones de TCG y de la ETIQUETA.

Con esta aproximación, el total del A. de ocho polímeros nuevos que no existen en naturaleza fue construido. Los extremos de estos polímeros entonces fueron ensamblados juntos para crear los macrocycles, que son las moléculas que son ampliamente utilizadas formar la base de ciertos agentes farmacéuticos, tales como antibióticos y drogas antineoplásticas.

La resistencia viral de este las bacterias sintetizadas ofrece una nueva oportunidad para la fabricación de ciertas drogas como vacunas de la subunidad de la insulina así como de la proteína, pues estas drogas se fabrican a menudo en las células cultivadas de las bacterias que contienen las instrucciones necesarias para su producción.

Source:
  • Fredens, J., Wang, K., de la Torre, D., et al. (2019). Total synthesis of Escherichia coli with a recoded genome. Nature 569; 514-518. doi:10.1038/s41586-019-1192-5.
Journal reference:
  • Robertson, W., et al. (2021). Sense codon reassignment enables viral resistance and encoded polymer synthesis. Science. doi:10.1126/science.abg3029.
Benedette Cuffari

Written by

Benedette Cuffari

After completing her Bachelor of Science in Toxicology with two minors in Spanish and Chemistry in 2016, Benedette continued her studies to complete her Master of Science in Toxicology in May of 2018. During graduate school, Benedette investigated the dermatotoxicity of mechlorethamine and bendamustine; two nitrogen mustard alkylating agents that are used in anticancer therapy.

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