Codis de barres de la vida

DESXIFRAT UN CODI A LES MOLÈCULES MISSATGERES QUE CONTÉ INFORMACIÓ ESSENCIAL PER AL CORRECTE FUNCIONAMENT DE LES CÈL·LULES

El genoma conté tota la informació necessària per construir i realitzar les funcions de tot ésser viu (els gens). Aquestes instruccions, recollides als cromosomes (ADN), es copien en molècules missatgeres (ARN missatgers) que, alhora, es tradueixen produint els elements funcionals de les cèl·lules: les  proteïnes. Tanmateix, aquestes instruccions no es llegeixen totes a la vegada, sinó que cada grup de gens ha d’expressar-se en moments precisos de la vida d’un organisme o de cada cèl·lula d’un organisme. Una lectura incorrecta d’aquesta informació, tot i que les instruccions per si mateixes siguin correctes, resulta en nombroses patologies. Molts gens, un cop copiats als missatgers intermedis es tradueixen directament en proteïnes. Tot i això, en d’altres casos, aquests missatgers s’emmagatzemen fins que, arribat el moment oportú, es tradueixen en proteïnes. ¿Què determina que aquests missatgers s’emmagatzemin o es tradueixin? ¿Què és el que defineix el moment en què un d’aquests missatgers hagi d’activar-se? La clau es troba en els propis missatgers que, com un codi de barres, contenen tota la informació sobre com, quan i amb qui han d’activar-se, produint les proteïnes que les cèl·lules necessiten en cada moment. D’aquesta manera, la informació continguda al genoma es va alliberant ordenadament generant un organisme funcional.

En l’estudi que es va publicar el 8 de febrer, a la prestigiosa revista científica Cell, dirigit pel Dr. Raúl Méndez, investigador del programa de Regulació Gènica del Centre de Regulació Genòmica, a Barcelona, es desxifra el codi de barres contingut en aquests ARNs missatgers i s’identifica la maquinària que el llegeix. Això ha permès al grup investigador, no només comprendre com es regula l’expressió d’aquests gens en l’espai i el temps, sinó identificar tots els gens que es controlen mitjançant aquest codi de barres. Sorprenentment, al voltant del 20% dels nostres gens es regulen d’aquesta manera i funcions tan bàsiques com la divisió de les cèl·lules, la seva resposta a hormones, el seu envelliment, la seva diferenciació a distints òrgans del cos humà, i fins i tot la generació de memòria a llarg termini, depén de què aquest codi es llegeixi correctament. “Un cop desxifrat el codi, ara ens plantegem si defectes en la maquinària cel·lular que el llegeix poden estar implicats en patologies com el càncer.”, declara el Dr. Méndez.

Treball de referència: Piqué M, López JM, Foissac S, Guigó R and Méndez R. “A combinatorial code for CPE-mediated translational control”. Cell (2008)

 Text modificat d’un original d’Imma Falero.

Genoma artificial…el nou Frankenstein?

Científics de l’Institut de Craig Venter, un dels responsables de la seqüenciació del Genomà Humà, ha aconseguit sintetitzar artificalment un genoma sencer de bacteri.

El director de l’estudi, Robert Gibson, i el seu equip han donat el primer pas per a crear vida artificial: sintetitzar químicament, a partir de nucleòtids, el genoma d’un organisme. Es considera que l’avenç obre les portes a multitud de propostes per a la millora del medi ambient, però també a perilloses armes biològiques.

Per a l’experiment s’ha escollit el genoma de Mycoplasma genitalium, un microorganisme del que es coneix la seqüència de tot el seu genoma, particularment petit, ja que el seu genoma conté només 582.970 parells de bases, una mida excepcionalment petita, especialment si la comparem amb els 3.000,000.000 de parells de bases que conté el genoma humà. Tot i que anteriorment ja s’havien creat genomes artificials, aquests pertanyien a virus, no a bacteris. Els segons es diferencien dels primers en que són capaços de reproduïr-se de forma independent, un factor molt important si l’objectiu és crear una vida independent. L’objectiu inicial de l’estudi és estudiar quin és el nombre mínim de gens necessari per a la vida.

 Però com ho han fet?

Gibson i els seus col·laboradors han dividit el genoma del bacteri en 101 fragments, i han sintetitzat cadascun dels 101 fragments d’ADN. Un cop sintetitzats cadascun d’aquests 101 fragments, els han anat unint entre ells mitjançant dianes de restricció. Els fragments cada cop més grans han estat introduïts en un bacteri anomenat Escherichia coli i en un llevat anomenat Sacharomyces cerevisiae, que són capaços d’acollir com si fossin part del seu genoma seqüències d’ADN que no li pertanyen originàriament. Per dir-ho d’alguna manera, els fragments, cada cop més grans que s’han anat ensamblant, s’han “guardat” en l’interior, primer del bacteri i després del llevat, perquè aquests en fessin còpies com si es tractés del seu propi genoma. Aquesta tècnica d’usar bacteris i llevats com a “contenidors” i “multiplicadors” de fragments d’ADN és usada habitualment i s’anomena clonatge. Però habitualment es fa amb fragments d’ADN més petits, que poden contenir un gen. Per això es fa servir l’expressió “clonar un gen”, és a dir, aïllar-lo i introduïr-lo en un bacteri per a guardar-lo i obtenir-ne còpies.

Així doncs, han fabricat un genoma que ja existia?

Sí, però el que demostra aquest experiment és que existeixen les capacitats tècniques per fabricar al laboratori no només un gen, sinò un genoma complet.

 I  si ja existia, perquè ho han fet? això perquè serveix?

L’important és que han demostrat que es pot fer. Es cosidera que aquesta tecnologia permetria fabricar bacteris dissennyats expressament per a netejar vessaments tòxics, fabricar biocarburants, nanorobots, o lluitar contra el canvi climàtic absorbint CO2. Però també per a fabricar armes biològiques. en tot cas, tot i que aquest experiment és un progrés tècnic, encara queda molt per fer.

 I això vol dir que ja podem crear nous bacteris? Podem crear vida?

No, per a crear un organisme no n’hi ha prou amb el seu material genètic. Calen la resta d’estructures cel·lulars (membrana, citoplasma, etc…), que segurament, més que fabricar-les, es reutilitzaran d’altres organismes, però aquest és un procés difícil i encara desconegut.

I perquè això és tant important?

Bé, la creació de vida és una potestat que tradicionalment s’ha otorgat només als déus o a la natura. Per això la història és plena de mites que representen aquest fet: Frankenstein (un científic que crea un nou ésser humà a partir de fragments de cadàvers), el mite de Prometeu (un semi-déu de la grècia antiga que du als homes el foc dels déus). Aquest experiment és un primer pas que trenca aquest funcionament, i es trobarà, probablement amb nous horitzons ètics, que tot i ser nous, ja s’exploraven des de la nostra mitologia i literatura. Tot serà que, aquest cop, Frankenstein tingui un final feliç.

A casa nostra…

Un grup de recerca de la Universitat Pompeu Fabra, dirigit per el Dr. Ricard Solé, forma part del projecte PACE (Programmable Artificial Cell Evolution), que pretén crear vida al laboratori. Segons diu el Dr. Ricard Solé en una entrevista citada a la Revista Eureka, aquesta tecnologia obriria les portes a la nanorobótica: “Estamos convencidos de que las células artificiales, por sus características individuales y colectivas, demostrarán ser la aproximación correcta hacia la creación de tecnología nanorobótica ”, és més, que aquesta només podrà existir mitjançant cèl·lules artificials: “para crear una nueva generación de ordenadores y robots autoreparables, así como para dirigir con éxito cualquier tipo de operación a nivel nanoscópico, es fundamental la construcción de sistemas inteligentes autoorganizados y capaces de evolucionar en la dirección adecuada, como podrían ser las células artificiales programables”.

On puc saber-ne més? 

L’article s’ha publicat a Science, una revista d’elevat prestigi científic, però molts mitjans se n’han fet ressó. Entre ells, El Mundo, i El País.

Al Museu Virtual sobre l’ADN “Llegint el llibre de la vida” hi trobaràs una explicació sobre com es retallen i s’enganxen els fragments d’ADN per a fer enginyeria genètica, concretament a la història “Si menjo tomàquets transgènics, em sortiran escates?”

Una altra font d’informació interessant; la revista Eureka.