Sintetizan la ‘célula mínima’ con solo 473 genes necesarios para la vida

El concepto de ‘célula mínima’ es fundamental en biología sintética. Es puramente teórico, no se encuentra nunca en la naturaleza. Se trata del conjunto mínimo de genes necesarios y suficientes para que una célula funcione, en presencia ilimitada de nutrientes esenciales.

Ahora, un nuevo estudio publicado en Science presenta la síntesis de un genoma bacteriano mínimo, con apenas 473 genes. La versión final, apodada JCVI-syn3.0, es el genoma más pequeño hasta la fecha capaz de replicar de forma autónoma cualquier célula.

El trabajo continúa las investigaciones publicadas en 2010 por el mismo equipo, un grupo internacional de expertos liderados por Craig Venter, biólogo y empresario estadounidense que desarrolló la primera célula bacteriana sintética.

Desde entonces, los científicos se propusieron sintetizar una célula mínima con solo los genes necesarios para mantener la vida en su forma más simple, un esfuerzo que podría ayudar a los especialistas a comprender la función de cada gen esencial en una célula.

El grupo que también dirige Clyde Hutchison, profesor en el Instituto de Craig Venter, volvió a trabajar con Mycoplasma, la familia de bacterias con el genoma más pequeño conocido hasta ahora de una célula de replicación autónoma. En 2010, los investigadores ya sintetizaron el genoma de la especie Mycoplasma mycoides.

Para el trabajo actual, los investigadores diseñaron hipotéticos genomas mínimos en ocho segmentos distintos de ADN, cada uno de los cuales fue probado con el fin de clasificar con precisión los genes constitutivos de ser esenciales o no.

Durante este proceso, también trataron de identificar los genes cuasiesenciales, es decir, no absolutamente necesarios para la vida pero fundamentales para un crecimiento robusto. Para los autores, JCVI-syn3.0 representa una herramienta versátil para la investigación de las funciones básicas de la vida.

En busca del menor genoma sintético

En una serie de ensayos, el equipo insertó transposones –fragmentos del genoma que pueden cambiar de forma autónoma su ubicación dentro del mismo– en numerosos genes para interrumpir sus funciones y determinar cuáles eran necesarias para la actividad general de las bacterias.

El objetivo era rebajar gradualmente el genoma sintético, repitiendo los experimentos hasta que este fuera tan pequeño como fuera posible. El análisis reveló que algunos genes inicialmente clasificados como ‘no esenciales’ realizan la misma función esencial, pero como un segundo gen. Por lo tanto, uno de los pares de genes debe ser retenido en el genoma mínimo.

Dicho genoma mínimo carece de todos los genes de modificación y restricción del ADN y de la mayoría de los genes que codifican lipoproteínas. Por el contrario, se conservan casi todos los genes implicados en la lectura y expresión de la información genética en el genoma, así como en la preservación de la información genética a través de las generaciones.

Curiosamente, todavía no se conocen las funciones biológicas precisas de aproximadamente el 31% de los genes JCVI-syn3.0. Sin embargo, se encontraron varios potenciales homólogos para un número de estos genes en otros organismos, lo que sugiere que son capaces de codificar proteínas universales con funciones aún por determinar.