Construyendo un genoma con 57 codones
Los autores sostienen que un genoma con un código genético modificado se encuentra aislado genéticamente ya que el DNA obtenido a partir de otros genomas, plásmidos o virus sería transcrito de manera errónea. Este aislamiento podría resultar conveniente ya que un organismo con este genoma se volverá insensible a la transferencia horizontal de genes y a infecciones virales, especialmente en bacterias utilizadas para aplicaciones industriales. En este trabajo se reporta el diseño y avances en la síntesis de un genoma que solamente utiliza 57 codones. Ostrov y compañía partieron del genoma reducido de Escherichia coli MDS42. Se eligieron 7 codones a eliminar y por medio de métodos informáticos se sustituyeron las incidencias de estos codones por codones sinónimos, siempre tomando en cuenta un conjunto de reglas que preservan la estructura general del genoma original y consideraciones técnicas de su síntesis in vitro. Se sintetizaron segmentos de 50 kb en Saccharomyces cerevisiae; posteriormente células de E. coli fueron transformadas con estos plásmidos y las regiones silvestres fueron sustituidas por las sintéticas por medio de la integrasa lambda. Hasta ahora 55 de 87 segmentos de 50 kb han sido sustituidas con un efecto mínimo en la adecuación. De los 2229 genes modificados, solo 13 presentan excepciones letales de diseño. Este trabajo demuestra la posibilidad del diseño y la implementación de un genoma con el código genético modificado.
Fig. 1 A 57-codon E. coli genome. (A) The recoded genome was divided into 87 segments of ~50 kb. Codons AGA, AGG, AGC, AGU, UUA, UUG, and UAG were computationally replaced by synonymous alternatives (center). Other codons (e.g., UGC) remain unchanged. Color-coded histograms represent the abundance of the seven forbidden codons in each segment. (B) Codon frequencies in nonrecoded [wild-type (wt), E. coli MDS42] versus recoded [(rc), rE.coli-57] genome. Forbidden codons are colored. (C) The scale of DNA editing in genomes constructed by de novo synthesis. Plot area represents the number of modified base pairs compared with the parent genome. For the current work, dark gray represents percent of genome validated in vivo at time of publication (63%). HCV, hepatitis C virus; T7, bacteriophage T7; M. genitalium, Mycoplasma genitalium; and M. mycoides, Mycoplasma mycoides.
Ostrov, N., Landon, M., Guell, M., Kuznetsov, G., Teramoto, J., Cervantes, N., … & Shrock, E. (2016). Design, synthesis, and testing toward a 57-codon genome. Science, 353(6301), 819-822.
