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Se i cromosomi si progettano al computer

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Il salto di qualità è rappresentato dal passaggio dal regno batterico a quella di creature come l’uomo. Ai più potrebbe sfuggire la correlazione tra i funghi e gli uomini, ma biologicamente questa correlazione esiste, perché entrambi sono eucarioti (secondo la classificazione tassonomica, gli organismi più complessi. Si, anche tu sei un eucarota). I batteri , al contrario, sono procarioti, il loro dna è meno complesso ed evoluto.

Il Dr Boeke ed i suoi colleghi hanno approfittato del calo dei prezzi della sintesi del DNA , e di un esercito di studenti volenterosi che ha fatto il lavoro sporco, per fare una molecola con più di 270.000 paia di basi ( una sorta di “lettera” genetica). Questo costituisce le fondamenta del nuovo cromosoma, che è simile al terzo più piccolo cromosoma del lievito (su 16), ma ha alcune importanti differenze rispetto alla versione naturale. In primo luogo, è stato ripulito.

Il team ha rimosso parassiti genetici chiamati trasposoni, che utilizzano i meccanismi del DNA per replicarsi senza contribuire per nulla al benessere dell’organismo ospite. Hanno anche riordinato le estremità del cromosoma , dove le lettere genetiche sembrano ripetersi senza alcuna ragione apparente, e apportato altre piccole modifiche in diversi settori del cromosoma. Sono anche state asportati undici interi geni relativi a delle importanti molecole chiamate RNA trasfer. Sono molecole importantissime nella sintesi proteica, ma i lieviti dedicano a soli 42 tipi di RNA trasfer circa 275 geni. Al team sono sembrati troppi.

Tutto ciò (altro piccolo prodigio) è stato fatto “in silico”, ovvoero al computer prima ancora della sintesi cromosomica. Il cromosoma inoltre, è stato sintetizzato in modo da permettere al team di modificarlo anche dopo, nella fase della sperimentazione “in vivo”. Ovvero su un lievito vero e proprio. Hanno aggiunto 98 pezzi di DNA chiamati sequenze loxPsym, che segnano singoli geni e permettono a questi geni , mediante l’applicazione di un enzima appropriato, di essere asportati.

Questo è parte di un piano per scoprire quali sono i geni necessari per la sopravvivenza del lievito. Fino ad ora era stato possibile esaminare solamente un gene alla volta, con il cromosoma modificato si potranno analizzare più geni alla volta. Gli scienziati hanno anche equipaggiato il nuovo cromosoma con la possibilità di sintetizzare proteine che contengono aminoacidi naturali, i quali potrebbero quindi avere proprietà del tutto nuove. Lo hanno fatto sostituendo alcuni dei codoni di stop del cromosoma.

Tutti questi cambiamenti rischiano di destabilizzare il nuovo cromosoma. Ma per ora non sembra essere accaduto. La squadra ha lavorato attraverso 125 generazioni in 30 diversi set di lievito , senza arrivare ad alcun danno apparente. Potremmo quindi trovarci di fronte ad una solida dimostrazione che un cromosoma eucariota sintetico può funzionare. Il passo successivo è quello di creare un genoma completamente sintetico.

Questo è l’ obiettivo del progetto di cui il dott Boeke è a capo. Facile immaginare quante e quali applicazioni pratiche si potranno avere. Non solo il lievito è un ottimo modello per la biochimica di organismi complessi come l’uomo (sempre che le associazioni animaliste, sempre più scatenate, non decidano che anche i lieviti hanno sentimenti), ma è anche largamento usato nell’industria. Da migliaia di anni vengono utilizzati per la produzione naturale di etanolo, solo per fare un esempio pratico. Ma questi ricercatori allargano ogni giorno la prospettiva di composti chimici che possono essere sintetizzati. La capacità di progettare i propri cromosomi in silico renderà tutto più semplice.

I problemi nascono a più lungo termine. Con la possibilità di disegnare al computer un intero genoma sembra più vicino il giorno in cui si potranno progettare le proprie piante ed i propri animali come oggetti di design. E si, se ve lo state chiedendo il passo successivo è quello della progettazione al computer delle persone. Ma qui si passa dalla biologia di sintesi all’etica, passando per la fantascienza classica.

(The Economist – Science & technology)

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