Los Científicos sintetizan el primer cromosoma "de diseño" funcional en la levadura

Un equipo internacional de científicos encabezado por Jef Boeke, director del Centro Médico Langone del Instituto para Sistemas Genéticos de la Universidad de Nueva York, en Estados Unidos, ha sintetizado el primer cromosoma funcional en la levadura, un paso importante en el campo emergente de la biología sintética y el diseño de microorganismos para producir nuevos medicamentos, materias primas para alimentos y biocombustibles.

En los últimos cinco años, los científicos han construido cromosomas bacterianos y ADN viral, pero éste es el primer informe de un cromosoma eucariota completo, la estructura filiforme que transporta los genes en el núcleo de todas las células animales y vegetales, construido desde cero. Los investigadores dicen que el esfuerzo global de su equipo también marca uno de los avances más significativos en la genética de la levadura desde 1996, cuando los científicos trazaron todo el código del ADN de la levadura o mapa genético.

"Nuestra investigación mueve la aguja en la biología sintética de la teoría a la realidad", afirma el doctor Boeke, pionero en biología sintética, que recientemente se unió al Centro Langone desde la Universidad de Johns Hopkins, en Estados Unidos. "Este trabajo representa el paso más grande en un esfuerzo internacional para construir el genoma completo de la levadura sintética", agrega este experto.

"Es el cromosoma más ampliamente alterado jamás construido. Pero el hito que realmente cuenta es la integración en una célula de levadura viva. Hemos demostrado que las células de levadura que llevan este cromosoma sintético son muy normales. Se comportan de manera casi idéntica a las células de levaduras salvajes, sólo que hoy poseen nuevas funciones y pueden hacer cosas que la levadura salvaje no es capaz", resalta.

CROMOSOMA ARTIFICIAL

En la edición digital de este jueves de la revista 'Science', el equipo técnico describe cómo, usando un diseño asistido por ordenador, construyó un cromosoma en pleno funcionamiento, al que llamó 'synIII', y lo incorporó con éxito en la levadura de cerveza, conocida científicamente como 'Saccharomyces cerevisiae'.

El esfuerzo de siete años por construir el cromosoma 'synIII' unió unos 273.871 pares de bases de ADN, una longitud más corta que su homólogo de la levadura nativa, que tiene 316.667 pares de bases. Boeke y su equipo realizaron más de 500 modificaciones en su base genética, eliminando secciones de repetición de unos 47.841 pares de bases de ADN que se consideran innecesarios para la reproducción y el crecimiento de cromosomas.

También quitaron lo que se denomina popularmente ADN basura, incluyendo pares de bases que se sabe que no codifican ninguna proteína en particular, y los segmentos de genes "saltadores" conocidos por moverse al azar e introducir mutaciones. Otros conjuntos de pares de bases se añadieron o alteraron para permitir a los investigadores etiquetar ADN como sintético o natural y eliminar o mover genes en 'synIII'.

"Cuando se cambia el genoma se está jugando. Un cambio incorrecto puede matar la célula -explica Boeke--. Hemos hecho más de 50.000 cambios en el código de ADN en el cromosoma y nuestra levadura aún vive. Esto muestra que nuestro cromosoma sintético es resistente y que dota a la levadura de nuevas propiedades".

El esfuerzo contó con la ayuda de unos 60 estudiantes de pregrado matriculados en el proyecto 'Construir un genoma', fundado por el doctor Boeke en la Universidad Johns Hopkins. Los alumnos montaron fragmentos cortos de ADN sintético en tramos de 750 a 1000 pares de bases o más, un esfuerzo dirigido por Srinivasan Chandrasegaran, profesor de la Johns Hopkins e investigador principal de los estudios del equipo con 'synIII'.