Cromosoma de levadura sintética
Saccharomyces cerevisiaeFLICKR, RISING DAMPDieciocho años después de que los científicos secuenciaran el genoma completo de la levadura Saccharomyces cerevisiae, un equipo internacional de investigadores ha sintetizado uno de sus dieciséis cromosomas desde cero: la primera vez que alguien ha completado esta hazaña para un eucariota.
El equipo editó en gran medida su cromosoma sintético, alterando alrededor de una sexta parte de sus pares de bases con adiciones, eliminaciones y reemplazos. . A pesar de estos cambios, las células de levadura que portaban el cromosoma de diseño, conocido como SynIII, no se distinguían de las que tenían la versión normal.
El equipo también incorporó la capacidad de editar SynIII aún más. «En el futuro, esto nos permitirá generar millones de variantes del genoma hijo y examinarlas en busca de propiedades interesantes». dijo Jef Boeke del Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York, uno de los líderes del proyecto.
Este descubrimiento, descrito hoy (27 de marzo) en Science, “es un hito en biología sintética” dijo Tom Ellis del Imperial College London, quien…
Al principio, dijo Boeke, él y Srinivasan Chandrasegaran de la Escuela de Salud Pública Johns Hopkins Bloomberg se sintieron atraídos por el proyecto por la razón del Monte Everest: está allí y deberías hacerlo. Eventualmente, se dieron cuenta de que podían jugar con los cromosomas sintéticos para estudiar algunos aspectos básicos de la evolución del genoma, como determinar la cantidad mínima de genes necesarios para hacer una levadura funcional o identificar combinaciones de genes cuya pérdida es catastrófica.
Los investigadores comenzaron a revisar el tercer cromosoma de S. cerevisiae, y cambiando 50.000 pares de bases de unos 317.000. Eliminaron regiones que contenían genes saltadores, cambiaron secuencias para hacer que el cromosoma sintético fuera más fácil de construir y agregaron secuencias que luego les permitirían cortar aleatoriamente genes individuales.
Un equipo de estudiantes universitarios usó este diseño para construya SynIII sintetizando primero pequeños bloques de construcción y uniéndolos gradualmente en trozos más grandes. Fue una gran experiencia educativa para ellos, dijo Boeke. No estaban simplemente repitiendo experimentos que la gente había hecho cientos de veces antes. Estaban haciendo algo completamente nuevo.
Otros equipos han sintetizado tramos de ADN mucho más grandes antes. Por ejemplo, en 2010, científicos del Instituto J. Craig Venter construyeron el genoma completo de una bacteria, Mycoplasma mycoides, que era al menos tres veces más grande que SynIII. Pero a excepción de algunos pequeños ajustes, este genoma bacteriano sintético era casi idéntico al natural. Por el contrario, SynIII es sustancialmente diferente de su contraparte salvaje.
Estoy interesado en cuán flexibles son los genomas y cuánto castigo pueden soportar, dijo Boeke. A pesar de su naturaleza alterada, SynIII funcionó perfectamente bien en células de levadura, que crecieron tan bien como las cepas silvestres en una amplia gama de condiciones.
Esto es significativo como ejemplo de genómica sintética [que va] más allá de hacer copias. de los cromosomas para hacer cambios funcionales significativos, dijo George Church de la Universidad de Harvard, en un correo electrónico a The Scientist. Pero, agregó, los impactos buenos y malos por lo general no se vuelven significativos hasta que estas estrategias se aplican en todo el genoma, y este artículo representa aproximadamente el 2,5 por ciento del genoma de la levadura.
El equipo de Boekes ahora está listo para hacer aún más cambios agresivos, mediante el uso de una técnica llamada SCRaMbLE (reordenamiento cromosómico sintético y modificación por evolución mediada por loxP) para eliminar conjuntos aleatorios de genes de su cromosoma sintético. Esto ayudará a los investigadores a estudiar las interacciones entre los diversos genes, y tal vez a producir cepas de levadura con habilidades especiales, como hacer antibióticos de manera más eficiente, elaborar alcohol o producir biocombustibles.
Mientras tanto, Boeke, Chandrasegaran y otros grupos de todo el mundo se han repartido S. cerevisiaes otros 15 cromosomas, y están trabajando arduamente para sintetizar el genoma completo de la levadura.
N. Annaluru et al., Síntesis total de un cromosoma eucariota de diseño funcional, Science, doi:10.1126/science.1249252, 2014.
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