Gli scienziati del Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology di Cambridge sono riusciti a ricostruire in laboratorio l’intero codice genetico di un batterio, l’Escherichia Coli, scoperta che potrebbe dirci com’è nato il nostro codice genetico e come manipolarlo.
In passato, Craig Venter, biologo statunitense, riuscì a codificare sinteticamente una parte del codice, ora questa nuova ricerca, è riuscita a decodificare l’intero DNA di un batterio. In realtà, come pubblicato su Nature, questa versione sintetica non è la copia esatta ma una manipolazione frutto di un rimescolamento del DNA originale.
Per capire come è stato ricostruito il materiale genetico è necessario tornare sui banchi di scuola e ripassare qualche nozione di biologia.
Il DNA custodisce l’informazione genetica e contiene le istruzioni per produrre tutte le proteine necessarie all’organismo. Queste istruzioni sono rappresentate da una serie di unità, nucloetidi, formate da zucchero, fosfato e basi azotate. Ogni nucleotide della catena forma dei legami con altri due nucleotidi.
Nella doppia elica gli zuccheri e i gruppi fosfato sono disposti verso l’esterno e formano l’ossatura dell’intera struttura, come una collana di perle disposta in maniera verticale. Su di essi sono attaccati basi azotate la cui combinazione la rende unica e diversa in ogni essere vivente.
Gli accoppiamenti delle basi azotate non avvengono a caso e possono formare un’infinità di combinazioni differenti, ognuna delle quali rappresenta un’informazione diversa.
Attraverso un altro codice genetico, l’RNA, gli esseri viventi traducono questa informazione, la serie di nucleotidi, in proteine, una serie di amminoacidi, leggendoli in sequenza di tre, i cosiddetti codoni. Uno stesso amminoacido, è codificato da più codoni.
I ricercatori hanno dimostrato che il numero di codoni usati per codificare gli amminoacidi canonici può essere ridotto, attraverso la sostituzione dell’intero genoma dei codoni.
I ricercatori hanno ridisegnato il nuovo codice genetico, semplificandolo e riducendo la ridondanza. Sono stati generati pezzi di DNA sintetico che poi sono stati assemblati per sostituirlo a quello naturale del batterio: un Escherichia Coli con un codice completamente sintetico.
Una volta completato il nuovo DNA, i batteri hanno iniziato a crescere in una forma insolita e a seguire un ciclo riproduttivo rallentato, ma per il resto si comportano normalmente.
La ricerca non è terminata, si vuole semplificare ulteriormente il processo, dando potenzialmente origine a forme di vita artificiali.
Oltre alla genetica, ricordiamo che il Dna è oggetto di studi anche per risolvere i problemi di archiviazione dati. Un sistema di archiviazione basato sul DNA permetterebbe di memorizzare informazioni in data center di dimensioni più piccole e più a lungo.
Microsoft sta conducendo esperimenti al riguardo ed al momento è riuscita a codificare con successo la parola “hello” (“ciao”, 01001000 01000101 01001100 01001100 01001111 in bit) in frammenti di DNA sintetico.
- Total synthesis of Escherichia coli with a recoded genome (nature.com)
- With a “hello,” Microsoft and UW demonstrate first fully automated DNA data storage (news.microsoft.com)
