Científicos reingenierizan bacterias para funcionar con solo 19 aminoácidos
La vida en la Tierra depende de un mismo alfabeto molecular: 20 aminoácidos que las células combinan para fabricar proteínas. Pero ahora, científicos han reingenierizado bacterias para que una parte esencial de su maquinaria celular funcione con solo 19 de ellos. Es como reescribir un acto de una obra de Shakespeare sin una letra común como la ‘R’, manteniendo el texto inteligible.
El trabajo se publica hoy en Science1. “Es muy emocionante que sea posible”, dice Julius Fredens, biólogo sintético de la Universidad Nacional de Singapur, que no participó en la investigación. El estudio ofrece un modelo para diseñar células con capacidades más allá de las naturales, y sugiere un pasado más simple donde la vida primitiva usaba un conjunto limitado de componentes.
Los investigadores han intentado durante mucho tiempo reescribir el código genético de la vida, tanto para expandir lo que las células pueden hacer como para explorar las reglas básicas de la vida. Por ejemplo, se ha simplificado el ADN eliminando secuencias que codifican el mismo aminoácido. Pero la mayoría dejó intactos los 20 aminoácidos canónicos, porque pequeños cambios en la secuencia de una proteína tienden a alterar su función.
El desafío de restar una letra
La idea de eliminar un aminoácido del vocabulario de las proteínas intrigó a Harris Wang, biólogo sintético de la Universidad de Columbia en Nueva York. Sus primeros intentos fracasaron: al reemplazar la isoleucina con otros aminoácidos de tamaño y forma ligeramente distintos, menos de la mitad de las proteínas modificadas seguían siendo funcionales.
Wang archivó el proyecto durante unos años, hasta que una nueva generación de herramientas de inteligencia artificial cambió lo que era posible. Sistemas como AlphaFold pueden predecir la estructura tridimensional de una proteína, y varios modelos de lenguaje proteico sugieren secuencias de aminoácidos completamente nuevas que se pliegan y funcionan. Para Wang, estas herramientas podían señalar formas no intuitivas de reemplazar la isoleucina sin afectar el rendimiento de las proteínas.
El ribosoma como objetivo
Rehacer las más de 4,000 proteínas de la bacteria Escherichia coli parecía demasiado ambicioso. En su lugar, Wang eligió un objetivo más enfocado: el ribosoma. Este complejo de más de 50 proteínas y ARN catalítico está en el corazón de la célula, traduciendo las instrucciones genéticas en proteínas. Si un sistema tan crítico podía operar sin isoleucina, razonó Wang, el mismo enfoque podría extenderse al resto del proteoma.
El equipo utilizó modelos de IA para diseñar versiones de las proteínas ribosomales que funcionaran sin isoleucina. Lograron que el ribosoma modificado mantuviera su actividad, un hito que demuestra que es posible eliminar un aminoácido esencial sin colapsar la maquinaria celular.
Implicaciones y futuro
Este avance no solo amplía nuestra comprensión de los límites de la vida, sino que abre la puerta a la creación de organismos con un código genético reducido, más eficientes para producir fármacos o biomateriales. También apoya la hipótesis de que la vida primitiva pudo haber comenzado con menos de 20 aminoácidos.
“Es un paso importante hacia la biología sintética”, comenta Fredens. “Nos muestra que podemos jugar con los bloques fundamentales de la vida de maneras que antes parecían imposibles”.
