Cientistas criam a Escherichia coli sintética Syn57 com código genético de 57 códons

Cientistas criaram uma estirpe de bactéria com um código genético mais enxuto - e mais “mexido” - do que o de qualquer outra forma de vida na Terra.

Trata-se de uma Escherichia coli sintética chamada Syn57, projetada para construir o próprio organismo usando apenas 57 dos 64 “códons” que servem a todos os seres conhecidos há bilhões de anos.

Como funciona a linguagem dos códons (64 no total)

A “receita” da vida é escrita num sistema com 64 códons diferentes, cada um formado por um trio de nucleotídeos. São essas longas sequências de códons de “três letras” que compõem o nosso DNA e RNA.

Esses códons dão às células as instruções indispensáveis para transformar matéria comum nos blocos de construção da vida: os aminoácidos, que são encadeados numa ordem específica para formar proteínas.

Quando uma célula fabrica proteínas, ela “lê” a sequência de códons - escrita com aqueles 64 trios de nucleotídeos - para saber que aminoácido acrescentar em seguida e em que momento parar.

Syn57: por que reduzir para 57 códons

Apesar de funcionar, esse sistema tem duplicações difíceis de explicar. Todos os seres vivos naturais conseguem montar as proteínas de que precisam com apenas 20 aminoácidos, o que faz com que vários códons sejam sinônimos (repetições que indicam a mesma coisa).

A Syn57 elimina parte desses códons aparentemente redundantes. Outras equipas já vinham perseguindo esse objetivo, mas um grupo do Laboratório de Biologia Molecular do Conselho de Pesquisa Médica (MRC), no Reino Unido, foi o primeiro a levar um organismo ao patamar de 57 códons, superando o marco anterior de um genoma com 61 códons.

A reescrita do genoma: mais de 101.000 alterações

Ao construir todo o genoma do zero, os pesquisadores decidiram remover quatro dos seis códons associados ao aminoácido serina, dois dos quatro códons de alanina e um códons de “parada”. Em cada ponto do genoma bacteriano em que esses códons redundantes apareciam, eles foram trocados por códons sinônimos que transmitem as mesmas instruções.

Para isso, foi necessário fazer mais de 101.000 mudanças no código genético. Primeiro, o plano foi desenhado no computador em fragmentos de 100 quilobases; depois veio o trabalho demorado de montar o genoma.

Para confirmar que não estavam introduzindo alterações profundamente nocivas nos microrganismos, a equipa testou, pouco a pouco, pequenos trechos do genoma sintético em bactérias vivas e, no fim, “costurou” tudo para obter a estirpe final, totalmente sintética.

“Com certeza passamos por períodos em que pensávamos: ‘Será que isto vai ser um beco sem saída ou vamos conseguir levar até ao fim?’”, disse ao jornalista Carl Zimmer, do NYT, o biólogo sintético Wesley Robertson, um dos principais autores do estudo.

O projeto é enorme e indica que a vida consegue sobreviver com um projeto genético consideravelmente comprimido. Além disso, abre a possibilidade de atribuir novas funções aos códons que permaneceram.

“Syn57 tem mais espaço para introduzir outros aminoácidos não canónicos, apresentando maiores oportunidades para expandir ainda mais o código genético”, afirmou a equipa num comunicado. “Isso permitirá que pesquisadores desenvolvam polímeros sintéticos e macrociclos inovadores.”

E como o código genético “não canónico” da Syn57 tende a ser ilegível para micróbios “naturais”, como vírus - que atuam ao tomar conta da produção de proteínas da célula -, essa bactéria deve conseguir resistir à infeção. Isso pode reduzir custos na “criação” industrial de proteínas bacterianas, em que surtos virais representam um grande contratempo.

Esse genoma ilegível também pode, na prática, esterilizar as bactérias geneticamente modificadas - uma perspetiva atraente para lidar com preocupações sobre genes modificados escaparem para o ambiente natural.

“Assim, podemos impedir a fuga de informação do nosso organismo sintético”, disse Robertson a Zimmer.

“Este trabalho exemplifica como a síntese de genomas pode levar as sequências genómicas de organismos para novas regiões do espaço de sequência que talvez não tenham sido alcançadas pela vida natural”, conclui a equipa.

A pesquisa foi publicada na revista Science.