El control de las interacciones de las subunidades ortogonales del ribosoma permite la evolución de nuevas funciones

Área de la Ciencia:

• Biología sintética
• Biología molecular
• La bioquímica

Sus antecedentes:

• Los ribosomas ortogonales son ribosomas diseñados para la traducción específica de ARNm.
• Los ribosomas ortogonales existentes comparten subunidades con los ribosomas endógenos, lo que limita la evolución funcional.
• El control de la asociación de subunidades grandes es clave para la evolución de nuevas funciones ribosómicas.

Objetivo del estudio:

• Diseñar nuevos ribosomas ortogonales con una asociación controlada de subunidades.
• Para permitir la evolución de la función de las subunidades grandes en los ribosomas ortogonales.
• Para crear sistemas celulares que dependen únicamente de los ribosomas diseñados.

Principales métodos:

• Los ribosomas ortogonales "agrafados" diseñados y construidos mediante la unión de ARN ribosómicos 16S y 23S.
• Células evolucionadas con ribosomas grapados codificados genómicamente como el único mecanismo de traducción.
• Determinó la estructura de los ribosomas diseñados utilizando microscopía cryoelectrónica.
• Evolución funcional demostrada mediante la creación de ribosomas que polimerizan nuevas secuencias de monómeros.

Principales resultados:

• Los ribosomas grapados de ingeniería exhiben una alta actividad comparable a los ribosomas ortogonales de los padres.
• Los ribosomas apilados minimizan la asociación con las subunidades ribosómicas endógenas.
• Las células con ribosomas grapados como los únicos ribosomas apoyan el crecimiento.
• La visualización cryo-EM reveló la base estructural de la asociación de subunidades mediadas por grapas.
• Los ribosomas grabados evolucionados traducen eficientemente las secuencias intraducibles por los ribosomas naturales.

Conclusiones:

• Los ribosomas grapados de ingeniería ofrecen un control preciso sobre la asociación y la función de las subunidades.
• Este sistema permite la evolución de todo el ribosoma ortogonal para una nueva síntesis biológica.
• Proporciona una base para crear polímeros biológicos no canónicos dentro de las células.