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| El nuevo sistema fue probado en E. coli. Imagen de Lakshmiraman Oza en Pixabay |
La evolución de las proteínas no es algo que ocurre solo en la naturaleza. También puede ocurrir en el laboratorio, lo que conlleva la posibilidad de desarrollar proteínas nuevas y mejoradas que pueden utilizarse de diversas maneras útiles. El problema es que esto también supone un gran esfuerzo, hasta ahora.
Un equipo del Departamento de Química y del Instituto Skaggs de Biología Química del Instituto de Investigación Scripps ha desarrollado un denominado "motor de evolución", que puede introducir mutaciones continuamente en células bacterianas vivas a una velocidad 100.000 veces superior a la que adquiriría de forma natural.
"Esto es como darle a la evolución un botón de avance rápido", declaró el coautor principal Pete Schultz, presidente y director ejecutivo de Scripps Research, en un comunicado. "Ahora se pueden desarrollar proteínas de forma continua y precisa dentro de las células sin dañar el genoma celular ni requerir pasos laboriosos".
El "motor" se llama T7-ORACLE y funciona introduciendo un sistema artificial de replicación de ADN en E. coli. Sí, has leído bien; no todas las bacterias E. coli son incompatibles; también se usa ampliamente para producir proteínas, ya que crece con facilidad y rapidez.
Este segundo sistema de replicación independiente no ataca el ADN cromosómico principal de la E. coli, lo que impide que la célula huésped se vea afectada. En cambio, ataca pequeños fragmentos circulares de ADN llamados plásmidos, que a menudo se introducen en las bacterias para producir grandes cantidades de proteínas.
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| El sistema T7-ORACLE. Crédito: Scripps Research |
Según los investigadores, es un sistema sencillo de configurar. "Lo que lo distingue es su facilidad de implementación", afirmó el coautor principal, Christian Diercks, profesor adjunto de química en Scripps Research. "No se requiere equipo ni experiencia especializada. Si ya trabajas con E. coli, probablemente puedas usar este sistema con ajustes mínimos".
El equipo probó el sistema con un gen que codifica una proteína que confiere a las bacterias resistencia a los antibióticos y expuso gradualmente las células de E. coli a dosis cada vez más altas de antibióticos. Los resultados fueron impresionantemente rápidos; tardó menos de una semana en desarrollar una proteína capaz de soportar una dosis hasta 5000 veces superior a la inicial.
"Este sistema representa un gran avance en la evolución continua", afirmó Diercks. En lugar de una ronda de evolución por semana, se obtiene una ronda cada vez que la célula se divide, lo que acelera enormemente el proceso.
Se espera que el sistema T7-ORACLE alcance su máxima utilidad en medicina, ayudando a acelerar el proceso de búsqueda de proteínas terapéuticas nuevas y mejoradas para todo tipo de afecciones, incluyendo cánceres y enfermedades neurodegenerativas.
"Lo emocionante es que no se limita a una sola enfermedad ni a un solo tipo de proteína", explicó Diercks. "Como el sistema es personalizable, se puede introducir cualquier gen y evolucionarlo hacia la función que se necesite".
"Ahora podemos evolucionar prácticamente cualquier proteína, como dianas farmacológicas contra el cáncer y enzimas terapéuticas, en días en lugar de meses".
El estudio se ha publicado en Science.