Biologia Molecular Mexico

La biología sintética es una rama novedosa de la biología molecular. Respecto a esta tecnología, existe la idea equivocada que se trata de un área para crear organismos de ciencia ficción, pero la realidad es que es un campo que ha abierto el panorama para entender aspectos fundamentales de los seres vivos, desde aspectos moleculares y fisiológicos, como evolutivos.

El pasado 5 de febrero, la revista Nature, hizo público un trabajo en el que se reporta la recodificación del genoma de la bacteria Escherichia coli para funcionar usando un solo codón de paro [1]. Definitivamente, este trabajo representa un gran avance en biología sintética e ingeniería genética. He aquí por qué es tan importante: 

1. Si bien hay otros trabajos del área sobre recodificación del genoma de E. coli, este es un trabajo que muestra la capacidad de recodificar una función esencial en todo el genoma: Los investigadores reescribieron con éxito el código genético de E. coli, eliminando todos los casos de uno de los tres codones de parada naturales (UAG). Esto supone un paso significativo en la reprogramación de las instrucciones genéticas de un organismo vivo a una escala sin precedentes, ya que las bacterias funcionan con operones y muchas veces los genes dependen del codón de paro para ser traducidos eficientemente genes que están río abajo del codón de paro. Además, esto necesito hacer ingeniería en el factor de liberación del ribosoma para adecuar el sistema a un solo tipo de codón de paro.   

2. Este trabajo demuestra que se puede aumentar la flexibilidad genética, ya que al liberar el codón UAG, los científicos crearon espacio para asignarle una nueva función: incorporar aminoácidos no naturales a las proteínas. Esto amplía la gama de funciones biológicas más allá de lo que la naturaleza ha proporcionado, abriendo nuevas puertas en la biotecnología y la medicina. 

3. Un reto en la ingeniería genética es la biocontención, ya ven que en Parque Jurásico no más no funcionó bien. Este trabajo demuestra que se puede mejorar la contención genética y la resistencia a los virus, ya que las modificaciones genómicas hacen que las bacterias sean más resistentes a los virus naturales (fagos), ya que su código genético alterado es incompatible con la replicación vírica normal. Esto las hace más seguras para aplicaciones industriales y médicas. 

4. Un aspecto muy interesante de la biología sintética, que se reportó en esta página también, es la vida sintética, vida espejo, etc. Este trabajo aporta con metodologías novedosas y nuevos fundamentos para futuras formas de vida sintéticas. El estudio es un paso adelante hacia el diseño de organismos con códigos genéticos totalmente sintéticos o personalizados. Esto podría conducir a avances en biomateriales, productos farmacéuticos e incluso medidas de bioseguridad. 

Adicionalmente, este trabajo amplía las posibilidades de la ingeniería genética y sienta las bases para crear nuevas proteínas y biomoléculas que no existen en la naturaleza. También mejora nuestra capacidad de controlar y contener los organismos modificados, reduciendo los riesgos asociados a la biología sintética.  Este trabajo combina métodos clásicos de genética como la conjugación, ingeniería de proteínas y uso de genes reporteros para demostrar la funcionalidad del sistema, así como métodos de ingeniería genómica como son la Ingeniería Genómica Múltiple Automatizada o MAGE y acoplada a conjugación (CAGE)

Referencia

[1] Grome MW, Nguyen MTA, Moonan DW, Mohler K, Gurara K, Wang S, Hemez C, Stenton BJ, Cao Y, Radford F, Kornaj M, Patel J, Prome M, Rogulina S, Sozanski D, Tordoff J, Rinehart J, Isaacs FJ. Engineering a genomically recoded organism with one stop codon. Nature. 2025 Feb 5. doi: 10.1038/s41586-024-08501-x.