Evolución escalable y continua de los genes a tasas de mutación por encima de los umbrales de error genómico

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología molecular
• Biología sintética

Sus antecedentes:

• La evolución dirigida es crucial para la ingeniería de biomoléculas y la comprensión de la adaptación.
• Los métodos actuales son intensivos en mano de obra y de bajo rendimiento, lo que limita los estudios funcionales complejos.
• Los estudios de replicación de la evolución molecular son desafiantes con las técnicas existentes.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sistema escalable de alto rendimiento para la evolución dirigida in vivo.
• Superar las limitaciones de las estrategias experimentales existentes para la ingeniería biomolecular.
• Para permitir una rápida evolución de las funciones celulares.

Principales métodos:

• Desarrollo de OrthoRep, un par de ADN polimerasa-plasmido ortogonal en la levadura.
• Alcanzando tasas de mutación ~ 100,000 veces más altas que el genoma del huésped.
• Utilizando el paso en serie para la evolución continua y rápida de los genes.

Principales resultados:

• Evolucionó con éxito las dihidrofolato reductasas (DHFR) resistentes a los fármacos en 90 réplicas independientes.
• Reveló un complejo paisaje de aptitud con trayectorias adaptativas comunes y restricciones epistáticas.
• Se identificaron resultados adaptativos raros y un pico de aptitud subóptimo que afectó la evolución.

Conclusiones:

• OrthoRep proporciona una plataforma sencilla, escalable y de alto rendimiento para la evolución dirigida.
• Permite la investigación de rutina de la dinámica evolutiva compleja y paisajes de la aptitud.
• Abre nuevas vías para la ingeniería de funciones biomoleculares y celulares.