Se construye el primer genoma sintético del cromosoma XI, un gran paso hacia la creación de la primera célula sintética del mundo
Publicado originalmente por la Universidad de Nottingham, el 8 de noviembre de 2023
Un equipo de científicos del Reino Unido, dirigido por expertos de la Universidad de Nottingham y el Imperial College de Londres, ha completado la construcción de un cromosoma sintético como parte de un importante proyecto internacional para construir el primer genoma sintético de levadura del mundo.
El trabajo, que se publica en Cell Genomics, supone, por parte del equipo británico, la finalización de uno de los 16 cromosomas del genoma de la levadura, que forma parte del mayor proyecto jamás realizado en biología sintética: la colaboración internacional para la construcción del genoma sintético de la levadura.
La colaboración, conocida como "Sc2.0", ha sido un proyecto de 15 años en el que han participado equipos de todo el mundo (Reino Unido, Estados Unidos, China, Singapur, Reino Unido, Francia y Australia), trabajando juntos para hacer versiones sintéticas de todos los cromosomas de la levadura. Además de este artículo, otros equipos han publicado nueve artículos en los que describen sus cromosomas sintéticos. La finalización de este proyecto para la construcción del mayor genoma sintético de la historia está prevista para 2024.
Este es el primer proyecto para la construcción de un genoma sintético de un eucariote, es decir, de organismos vivos formados por una o más células con núcleo, como es el caso de animales, plantas y hongos. La levadura fue el organismo elegido para el proyecto, ya que tiene un genoma relativamente compacto y la capacidad innata de unir ADN, lo que permitió a los investigadores construir cromosomas sintéticos dentro de las células de levadura.
El ser humano tiene una larga historia con la levadura: la ha domesticado para la panificación y la elaboración de cerveza durante miles de años y, más recientemente, la ha utilizado para la producción de productos químicos y como organismo modelo del funcionamiento de nuestras propias células. Esta relación significa que sabemos más sobre la genética de la levadura que sobre la de cualquier otro organismo. Estos factores convirtieron a la levadura en el candidato obvio.
El equipo del Reino Unido, dirigido por el Dr. Ben Blount, de la Universidad de Nottingham, y el Profesor Tom Ellis, del Imperial College de Londres, ha informado de la finalización de su cromosoma, el cromosoma sintético XI. El proyecto de construcción del cromosoma ha durado 10 años y la secuencia de ADN construida consta de unos 660.000 pares de bases, que son las "letras" que componen el código del ADN.
El cromosoma sintético ha sustituido a uno de los cromosomas naturales de una célula de levadura y, tras un laborioso proceso de depuración, ahora permite a la célula crecer con el mismo nivel de aptitud que una célula natural. El genoma sintético no sólo ayudará a los científicos a entender cómo funcionan los genomas, sino que tendrá muchas aplicaciones.
En lugar de ser una copia exacta del genoma natural, el genoma sintético Sc2.0 se ha diseñado con nuevas características que dotan a las células de capacidades novedosas que no se encuentran en la naturaleza. Una de estas características permite a los investigadores forzar a las células a barajar su contenido genético, creando millones de versiones distintas de las células con características diferentes. Así se pueden seleccionar individuos con propiedades mejoradas para una amplia gama de aplicaciones en medicina, bioenergía y biotecnología. Se trata de una forma de evolución acelerada.
El equipo también ha demostrado que su cromosoma puede reutilizarse como nuevo sistema para estudiar los ADN circulares extracromosómicos (eccADN). Se trata de círculos de ADN que flotan libremente en el genoma y que cada vez se reconocen más como factores de envejecimiento, como causa del crecimiento de tejido maligno y de la resistencia a la quimioterapia en muchos tipos de cáncer, incluidos los tumores cerebrales glioblastoma.
El Dr. Ben Blount, uno de los científicos principales del proyecto, es catedrático adjunto de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Nottingham. En su opinión, "los cromosomas sintéticos son enormes logros técnicos por sí mismos, pero también abrirán un enorme abanico de nuevas posibilidades para el estudio y la aplicación de la biología. Esto podría abarcar desde la creación de nuevas cepas microbianas, para una bioproducción más ecológica, hasta ayudarnos a comprender y combatir enfermedades".
"El proyecto del genoma sintético de la levadura es un ejemplo fantástico de ciencia a gran escala realizada por un gran grupo de investigadores de todo el mundo. Ha sido una gran experiencia formar parte de un esfuerzo tan monumental, en el que todos los implicados luchaban por el mismo objetivo compartido."
El profesor Tom Ellis, del Centro de Biología Sintética y Departamento de Bioingeniería del Imperial College de Londres, declaró: "Al construir un cromosoma rediseñado telómero a telómero y demostrar que puede sustituir perfectamente a un cromosoma natural, el trabajo de nuestro equipo sienta las bases para diseñar y fabricar cromosomas sintéticos e incluso genomas para organismos complejos como plantas y animales."
Además de los líderes de Nottingham y el Imperial College de Londres, el equipo del Reino Unido también incluye científicos de las universidades de Edimburgo, Cambridge y Manchester en el Reino Unido, así como la Universidad John Hopkins y la Universidad de Nueva York Langone Health en los EE.UU. y la Universidad Nacional Autónoma de México, Querétaro en México.
Más información: El diseño del cromosoma XI sintético de la levadura proporciona un banco de pruebas para el estudio de la dinámica del ADN circular extracromosómico, Cell Genomics (2023). DOI: 10.1016/j.xgen.2023.100418 www.cell.com/cell-genomics/ful … 2666-979X(23)00244-6
Información de la revista: Cell Genomics
Proporcionada por: Universidad
de Nottingham
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