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Científicos sintetizan enzimas a partir de material genético artificial
En una primicia mundial, los científicos demuestran que es posible no solo fabricar material genético artificial, sino también usarlo para sintetizar enzimas capaces de catalizar reacciones químicas que son esenciales para la vida.
Al sintetizar enzimas usando material genético artificial que no existe en la naturaleza, los científicos muestran que el ADN y el ARN pueden no ser las únicas formas de reactivar la vida.
Previamente, se pensó que la presencia de ARN y ADN era necesaria para acelerar o catalizar las reacciones químicas que ponen en marcha la vida.
Ahora, en el diario Naturaleza, un equipo de científicos del Medical Research Council (MRC) explica cómo usaron XNA (material genético artificial que fabricaron en el laboratorio) para producir enzimas que no ocurren en la naturaleza pero que se comportan como las esenciales para la vida.
El logro ayudará a los científicos a descubrir más sobre los orígenes de la vida y podría conducir a una nueva generación de medicamentos y formas completamente nuevas de investigar y diagnosticar enfermedades.
El Dr. Philipp Holliger, quien dirigió el estudio en el Laboratorio de Biología Molecular de MRC en Cambridge, Reino Unido, dice:
"Toda la vida en la Tierra depende de una serie de reacciones químicas, desde la digestión de los alimentos hasta la fabricación de ADN en nuestras células. Muchas de estas reacciones son demasiado lentas para ocurrir a temperaturas y presiones ambientales, y requieren enzimas para poner en marcha o catalizar el proceso."
Las elecciones de la vida pueden no estar limitadas al ARN y al ADN
El Dr. Holliger explica que hasta hace poco, los científicos creían que el ADN y el ARN eran las únicas moléculas capaces de almacenar información genética. Además, se pensó que solo el ADN y el ARN, junto con las proteínas, podrían formar enzimas. Pero ahora, él dice:
"Nuestro trabajo sugiere que, en principio, hay una serie de alternativas posibles a las moléculas de la naturaleza que apoyarán los procesos catalíticos necesarios para la vida. La 'elección' de ARN y ADN de la vida puede ser simplemente un accidente de la química prehistórica".
El nuevo estudio se basa en el trabajo previo realizado en el laboratorio de MRC, donde el Dr. Holliger y su equipo elaboraron XNA: moléculas sintéticas que pueden almacenar y transmitir información genética de forma similar al ADN.
Sin embargo, para imitar completamente lo que ocurre en la naturaleza, los XNA del bloque de construcción deben poder autorreplicarse. Aquí es donde entran las enzimas, porque llevan a cabo el corte y pegado que se produce durante la autorreplicación.
Enzimas artificiales que pueden cortar y pegar ARN
En su nuevo estudio, el equipo describe cómo obtuvieron sus XNA para hacer "XNAzimas" y mostraron que pueden cortar y pegar pequeños trozos de ARN, de la misma manera que las enzimas naturales. Una de las XNAzymes puede incluso unirse a hebras de XNA juntas, un paso clave para crear un sistema vivo.
El hallazgo plantea la posibilidad de que los sistemas vivos puedan surgir a partir de moléculas diferentes a las que llevaron a la vida en la Tierra: "amplía el número posible de planetas que podrían albergar vida", dice el primer autor, el Dr. Alex Taylor, investigador en el laboratorio MRC y también del St. John's College, Cambridge.
Debido a que son más estables que las enzimas naturales, el equipo espera que sus XNAzymes sean útiles para fabricar nuevos medicamentos que ataquen las enfermedades que afectan las funciones celulares, como el cáncer y las infecciones virales.
"Nuestros XNA son químicamente extremadamente resistentes y, debido a que no ocurren en la naturaleza, no son reconocidos por las enzimas degradantes naturales del cuerpo. Esto los hace candidatos atractivos para tratamientos de larga duración que pueden alterar los ARN relacionados con la enfermedad", dice Dr. Holliger.
La financiación del estudio provino del MRC, la European Science Foundation y el Biotechnology and Biological Sciences Research Council.
Exactamente cómo se replica el material genético en la naturaleza es algo así como un misterio para los científicos. Pero recientemente, Noticias médicas hoy se enteró de un nuevo estudio de replicación genética liderado por la Universidad Estatal de Florida que ofrece nuevos conocimientos sobre esta área poco conocida. El equipo espera que sus hallazgos den lugar a nuevos tratamientos contra el cáncer.
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