Válvula de ADN que controla los procesos moleculares a lo largo del ADN. Crédito: Thomas Gorochowski.
"Válvulas" incorporadas en el ADN para controlar el flujo de información biológica
24 de enero de 2022 | Historia original de la Universidad de Bristol
Científicos de la Universidad de Bristol han desarrollado nuevas partes biológicas que son capaces de dar forma al flujo de procesos celulares a lo largo del ADN.
El trabajo, ahora publicado en eljournalNatureCommunications,ofrece una nueva perspectiva sobre cómo se codifica la información en el ADN y nuevas herramientas para construir biotecnologías sostenibles.
A pesar de ser invisibles a simple vista, los microorganismos son parte integral de nuestra supervivencia. Operan utilizando ADN. El ADN codifica numerosas herramientas que podrían ser útiles para nosotros, pero actualmente carecemos de una comprensión completa de cómo interpretar las secuencias de ADN.
Matthew Tarnowski, primer autor y estudiante de doctorado en la Escuela de Ciencias Biológicas de Bristol, explicó: “Comprender el mundo microbiano es complicado. Si bien leer el ADN de un microbio con un secuenciador nos da una ventana al código subyacente, aún se necesitan leer muchas secuencias de ADN diferentes para comprender cómo funciona realmente. Es un poco como tratar de aprender un nuevo idioma, pero a partir de solo unos pequeños fragmentos de texto”.
Para abordar este problema, el equipo de Bristol se centró en cómo se lee la información codificada en el ADN y, específicamente, cómo se controla el flujo de procesos celulares a lo largo del ADN. Estos flujos de información biológica orquestan muchas de las funciones centrales de una célula y la capacidad de darles forma ofrecería una forma de guiar los comportamientos celulares.
Inspirándose en la naturaleza, donde se sabe que los flujos en el ADN a menudo son complejos y entrelazados, el equipo se centró en cómo estos flujos podrían regularse mediante la creación de "válvulas" para sintonizar el flujo de una región de ADN a otra.
El Dr. Thomas Gorochowski, autor principal e investigador de la Royal Society en la Universidad de Bristol, explicó: “Como ocurre con una válvula que controla la velocidad a la que un líquido fluye a través de una tubería, estas válvulas dan forma al flujo de procesos moleculares a lo largo del ADN. Estos flujos permiten a las células dar sentido a la información almacenada en sus genomas y la capacidad de controlarlos nos permite reprogramar sus comportamientos de manera útil”.
El diseño de nuevas piezas biológicas generalmente puede llevar una gran cantidad de tiempo. Para evitar este problema, el equipo empleó métodos para permitir el ensamblaje rápido de muchas partes de ADN en paralelo y una tecnología de secuenciación basada en “nanoporos” que les permitió medir simultáneamente cómo funcionaba cada parte.
El Dr. Gorochowski agregó: “Aprovechar las características únicas de la secuenciación basada en nanoporos fue el paso necesario para desbloquear nuestra capacidad de diseñar eficazmente las válvulas biológicas. En lugar de construir y probar por separado un par a la vez, podríamos ensamblar y probar miles en un recipiente mixto, ayudándonos a separar sus reglas de diseño y comprender mejor cómo funcionan”.
Los autores continúan mostrando cómo se pueden utilizar las válvulas para regular otros componentes biológicos en la célula, abriendo vías para el futuro control simultáneo de muchos genes y la edición de genomascomplejos.
De cara al futuro, el equipo está considerando actualmente cómo esta tecnología podría usarse de manera responsable. El Dr. Mario Pansera, investigador del Laboratorio de Innovación Post-Crecimiento de la Universidad de Vigo, España, dijo: “Ahora que han creado estas herramientas, una gran pregunta es cómo se pueden usar de manera responsable y equitativa en el mundo real.El emprendimiento posterior al crecimiento ofrece enfoques útiles para imaginar formas más deliberativas e inclusivas de poner dicha tecnología al servicio de las personas”.
Referencia
Tarnowski MJ, Gorochowski TE. Massively parallel characterization of engineered transcript isoforms using direct RNA sequencing. Nat Comms. 2022;13(1):434. doi: 10.1038/s41467-022-28074-5.
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