La mayoría de las células del cuerpo humano tienen dos bibliotecas genéticas; uno en el núcleo y el otro en estructuras internas llamadas mitocondrias.
Los esfuerzos de colaboración de varios grupos de investigación han llevado a un proceso que algún día permitirá a los científicos cambiar las instrucciones que componen el "otro" genoma de una célula y potencialmente tratar una variedad de enfermedades.
La base molecular de esta revolucionaria herramienta de edición de genes es la toxina DddA secretada por la bacteria Burkholderia cenocepacia para matar otros microbios cuando la competencia por los recursos se vuelve severa.
Los investigadores de la Universidad de Washington han estado interesados en la toxina durante un tiempo, y han descubierto que convierte una base de ácido nucleico llamada citosina en otra que se encuentra comúnmente en el ARN llamada uracilo.
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Esta no es la primera vez que los investigadores recurren a las armas bacterianas en busca de pistas sobre cómo ajustar el ADN de esta manera. De hecho, ya se ha utilizado una familia completa de las llamadas enzimas desaminasas en ingeniería genética.
Un equipo de investigación del MIT combinó la desaminasa con el intercambio de código con la tecnología CRISPR, lo que implica el uso de una plantilla de ARN para identificar la secuencia y luego el uso de enzimas para realizar cambios.
Esto no es un gran problema si desea realizar cambios para duplicar cadenas de ADN dentro de algo tan acogedor como el núcleo de una célula. Pero cambiar las plantillas de ARN a través de la membrana mitocondrial selectiva no es fácil.
Esto se debe al hecho de que hace más de mil millones de años, las mitocondrias eran organismos en sí mismos, y con el tiempo han evolucionado, compartiendo la responsabilidad de descomponer la glucosa con las células.
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Afortunadamente, la toxina DddA tenía la capacidad única de alterar ambas cadenas de ADN, allanando el camino para CRISPR, y su engorrosa plantilla de ARN, a favor de métodos alternativos para apuntar a la secuencia que desea cambiar.
Esta clase de enzimas se puede adaptar para buscar códigos de ácidos nucleicos específicos y su separación. Justo lo que se necesita para la introducción de una toxina que sustituya a la citosina.
Junto con DddA, una enzima especialmente diseñada puede encontrar la secuencia diana dentro de la mitocondria y convertir cualquier citosina que encuentre en uracilo, que posteriormente se transforma en una columna vertebral específica de ADN similar llamada timina.
Así como las mutaciones en el ADN nuclear pueden causar una amplia variedad de condiciones de salud, las mutaciones en genes mitocondriales también pueden ser problemáticas y afectar cualquier cosa, desde el desarrollo del cerebro hasta el crecimiento muscular, los niveles de energía, el metabolismo y la inmunidad.
La investigación se publica en la revista Nature.
