IL RISVEGLIO DEL CADUCEO DORMIENTE: la vera genesi dell'Homo sapiens

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LA NUOVA CONOSCENZA

martedì 2 gennaio 2018

BATTERI SEMI-SINTETICI E NUOVE PROTEINE


Nuove proteine da un batterio semisintetico

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa (ENEA)

Un batterio semisintetico dotato di un DNA in cui sono presenti, oltre ai quattro nucleotidi del normale codice genetico, anche due nucleotidi non naturali, è in grado di produrre proteine che contengono amminoacidi diversi dai 20 che costituiscono le proteine naturali. La scoperta potrà portare allo sviluppo di nuovi farmaci, plastiche e altri materiali.

Un organismo semisintetico in grado di archiviare, recuperare e usare informazioni genetiche differenti da quelle naturali è stato messo a punto da un gruppo di ricercatori dello Scripps Research Institute a La Jolla, in California, che lo descrivono in un articolo pubblicato su "Nature". Il risultato apre la strada alla possibilità di creare nuove proteine con aminoacidi non naturali potenzialmente utili per lo sviluppo di nuove terapie, nuove materie plastiche e altri materiali.Fin dall'ultimo antenato comune di tutta la vita sulla Terra, le informazioni genetiche sono state codificate con un alfabeto di quattro "lettere" - i quattro nucleotidi adenina, citosina, guanina e timina. Il macchinario cellulare è in grado di leggere le istruzioni scritte con questo alfabeto e produrre, sulla loro base, le proteine formate con i 20 amminoacidi standard. Nel 2008, il gruppo di ricerca diretto da Floyd E. Romesberg, impegnato da tempo nel nuovo campo della biologia sintetica - la branca della biologia che tenta di progettare molecole e sistemi biologici non esistenti in natura - era riuscito a creare un ceppo semisintetico del batterio Escherichia coli che incorporava un codice genetico esteso, costituito - oltre che dai quattro nucleotidi naturali - anche da due altri nucleotidi, non naturali, chiamati i dNaM e dTPT3. Il DNA del nuovo ceppo era però relativamente instabile, ossia a volte espelleva i nuovi nucleotidi - e soprattutto il batterio si riproduceva poco e lentamente. Un importante passo in avanti è stato compiuto nel 2014, quando Romesberg e colleghi, modificando le procedure per creare il nuovo batterio, sono riusciti a farlo riprodurre con la normale efficienza, mantenendo anche stabile il suo DNA. Restava però un passaggio essenziale, cioè dimostrare che il batterio era in grado di compiere i due passi fondamentali per la produzione delle proteine: la trascrizione, ossia il processo con cui le informazioni genetiche del DNA vengono lette e trascritte sotto forma di RNA messaggero (mRNA), e la traduzione, il processo grazie a cui le istruzioni veicolate dall'mRNA vengono usate dagli appositi organelli della cellula, i ribosomi, per selezionare specifici amminoacidi con cui assemblare le proteine.


Raffigurazione schematica dell'incorporazione di un amminoacido non canonico (ncAA) in una proteina attraverso la decodifica da parte del ribosoma di un’istruzione contenente un nucleotide non naturale. (Adattato da un'immagine creata da Dennis Sun, Mezarque Design (www.mezarque.com); dennis.a.sun@gmail.com)

Il batterio ora ottenuto da Romesberg e colleghi è ora in grado di compiere questi due processi, costruendo proteine in cui sono incorporati anche amminoacidi non naturali, che i ribosomi selezionano e assemblano con gli altri proprio grazie alle istruzioni codificate con i nucleotidi non naturali dNaM e dTPT3.

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