Bactéria Syn57: *Escherichia coli* sintética com 57 codões

Cientistas criaram uma estirpe bacteriana com um código genético mais simplificado - e mais manipulado - do que o de qualquer outra forma de vida conhecida.

A bactéria em causa é uma Escherichia coli sintética chamada Syn57, concebida para construir o seu organismo usando apenas 57 dos 64 “codões” que, há milhares de milhões de anos, servem de base a todos os seres vivos conhecidos.

Como funciona a “linguagem” de 64 codões

A receita da vida está escrita numa linguagem com 64 codões diferentes, cada um formado por um triplete de nucleótidos. São essas longas sequências de codões de “três letras” que compõem o nosso ADN e ARN.

No essencial, estes codões dão às células instruções indispensáveis para converter matéria comum nos blocos de construção da vida: os aminoácidos, que são ligados em sequência para formar proteínas.

Quando uma célula está a produzir proteínas, ela “lê” a sequência de codões - escrita com esses 64 tripletes - para saber que aminoácido deve acrescentar a seguir e em que momento deve parar.

O que muda no código genético do Syn57

Só que este sistema inclui duplicações difíceis de justificar. Todos os seres vivos naturais conseguem fabricar as proteínas de que precisam com apenas 20 aminoácidos, o que significa que muitos codões acabam por ser sinónimos, repetindo instruções.

O Syn57 elimina parte desses codões aparentemente redundantes. Outras equipas já vinham a trabalhar no mesmo objectivo, mas um grupo do Laboratório de Biologia Molecular do Medical Research Council, no Reino Unido, é o primeiro a reduzir um organismo até à marca dos 57 codões - um recorde que ultrapassa o feito anterior de um genoma com 61 codões.

Para isso, ao desenharem de raiz todo o genoma, os investigadores procuraram remover quatro dos seis codões associados ao aminoácido serina, dois dos quatro codões de alanina e ainda um codão de “paragem”. Sempre que esses codões redundantes surgiam no genoma da bactéria, foram substituídos por codões sinónimos que transmitem exactamente a mesma instrução.

Ao todo, isto obrigou a mais de 101,000 alterações no código genético. Primeiro, essas mudanças foram planeadas em computador, divididas em fragmentos de 100 quilobytes, e só depois começou o trabalho exigente de montagem do genoma.

Montagem do genoma sintético, passo a passo

Para garantirem que não estavam a introduzir alterações profundamente prejudiciais nos micróbios, a equipa foi testando, gradualmente, pequenos trechos do genoma sintético em bactérias vivas, peça a peça, até conseguir coser tudo e obter a estirpe final totalmente sintética.

"Passámos mesmo por fases em que pensávamos: 'Isto será um beco sem saída ou vamos conseguir levar isto até ao fim?'", disse o biólogo sintético Wesley Robertson, um dos principais autores do estudo, ao jornalista Carl Zimmer, do New York Times.

Este esforço de grande escala mostra que a vida consegue sobreviver com um “plano” genético significativamente comprimido. Ao mesmo tempo, pode libertar codões restantes para que passem a ter funções diferentes.

"O Syn57 tem mais margem para introduzir mais aminoácidos não canónicos, abrindo maiores oportunidades para expandir ainda mais o código genético", refere a equipa num comunicado. "Isto permitirá aos investigadores desenvolver polímeros sintéticos e macrociclos inovadores."

E como o código genético “não canónico” do Syn57 deverá ser ilegível para micróbios “naturais” - como vírus, que funcionam ao tomar conta da produção proteica das células - esta bactéria deverá conseguir resistir à infecção. Isso pode ajudar a reduzir custos na “produção” industrial de proteínas bacterianas, em que surtos virais são um dos maiores contratempos.

Este genoma ilegível poderá também, na prática, esterilizar as bactérias geneticamente modificadas, o que é uma perspectiva atractiva para responder a preocupações sobre a fuga de genes alterados para o ambiente natural.

"Assim, conseguimos impedir a fuga de informação do nosso organismo sintético", disse Robertson a Zimmer.

"Este trabalho exemplifica como a síntese de genomas pode levar as sequências genómicas dos organismos para novas regiões do espaço de sequências que podem não ter sido alcançadas pela vida natural", conclui a equipa.

A investigação foi publicada na revista Science.