Progreso hacia un organismo semisintético con un alfabeto genético ampliado sin restricciones

Área de la Ciencia:

• Biología sintética
• Biología molecular
• La bioquímica

Sus antecedentes:

• Los pares de bases antinaturales (UBP) expanden el almacenamiento de información genética más allá del ADN natural.
• Los UBP anteriores, como el dNaM-dTPT3, dependen de las interacciones hidrofóbicas, pero enfrentan desafíos de retención en organismos semisintéticos (SSO).

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y evaluar nuevos análogos de dNaM basados en benzotiofeno (dPTMO, dMTMO) para mejorar la retención y la función de la UBP en las SSO.
• Optimizar el rendimiento de SSO para almacenar mayor información genética y producir proteínas con aminoácidos no canónicos.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización in vitro de las UBP de dPTMO-dTPT3 y dMTMO-dTPT3.
• Evaluación in vivo de la retención y la eficiencia de la replicación de UBP dentro de las SSO.
• Estudios de modelado para elucidar la base molecular de la mejora de la retención de UBP.
• Evaluación de la transcripción del ARN y la producción de proteínas utilizando los nuevos UBP.

Principales resultados:

• dPTMO-dTPT3 y dMTMO-dTPT3 presentan un rendimiento in vitro comparable o ligeramente inferior al de dNaM-dTPT3.
• In vivo, la dMTMO-dTPT3 y especialmente la dPTMO-dTPT3 muestran una retención significativamente mayor en las SSO.
• La mejora de la retención in vivo se atribuye a la mejora de la replicación, no a la importación de nucleósidos trifosfatados.
• El modelado sugiere que los átomos de tiofeno en azufre median las interacciones internucleobásicas cruciales para la replicación.
• Los nuevos UBP modelan eficientemente la transcripción de ARN y conducen a una incorporación más efectiva de aminoácidos no canónicos en proteínas.

Conclusiones:

• dPTMO-dTPT3 y dMTMO-dTPT3 representan avances significativos para los OSS, permitiendo un almacenamiento y una recuperación de información más eficientes.
• La evaluación de los componentes de biología sintética dentro de su contexto in vivo es crucial para la optimización.
• Las interacciones hidrofóbicas y de empaque pueden reemplazar efectivamente el enlace de hidrógeno en la replicación del ADN.
• Este trabajo allana el camino para que los OSS tengan una mayor capacidad de información genética.