Gli annali della biologia molecolare testimonieranno un’altra pietra miliare con la ricerca dell’Università di Yale che descrive Ochre, un organismo geneticamente modificato che rappresenta una manipolazione senza precedenti del codice genetico. I ricercatori guidati dai professori Farren Isaacs e Jesse Rinehart hanno ingegnerizzato Escherichia coli con un singolo codone di stop, liberando due codoni per la codifica di amminoacidi non standard, estendendo il repertorio chimico per la sintesi proteica.
Il codice genetico comprende sessantaquattro codoni a tripletta: sessantuno che specificano venti amminoacidi canonici, e tre codoni di stop (UAG, UGA, UAA) che segnalano la terminazione della traduzione. Il team di Yale ha sostituito 1.195 codoni di stop UGA con il sinonimo UAA attraverso il cromosoma batterico, partendo da un loro lavoro del 2013 in cui 321 codoni UAG furono similmente convertiti. Questo ha lasciato TAA come unico segnale di terminazione, richiedendo oltre mille modifiche genomiche precise.
La liberazione di UAG e UGA ha necessitato la reingegnerizzazione del macchinario cellulare di riconoscimento. Il fattore di rilascio 2 ha subito un’evoluzione diretta per eliminare il riconoscimento di UGA, preservando la funzionalità di TAA. L’RNA-transfer specifico per il triptofano ha richiesto modifiche per prevenire l’interazione inappropriata con i codoni liberati. Queste manipolazioni guidate dall’intelligenza artificiale hanno assicurato una crescita robusta e l’accuratezza traduzionale.
Le implicazioni pratiche si sono dimostrate sostanziali. I sistemi di aminoacil-tRNA sintetasi caricano gli RNA-transfer con amminoacidi non standard recanti funzionalità chimiche innovative. I ricercatori hanno dimostrato l’incorporazione simultanea di due amminoacidi non standard distinti, abilitando proteine con proprietà irraggiungibili attraverso biosintesi convenzionale, ottenendo un’immunogenicità ridotta per terapeutici, una conduttività potenziata per biomateriali e una farmacocinetica alterata che permette ridotte frequenze di dosaggio.
Questo lavoro dimostra che gli aspetti fondamentali dell’apparato traduzionale, prodotti di miliardi di anni di evoluzione, rimangono suscettibili a riprogettazione razionale, sottolineando in questo modo sia la plasticità biologica sia le opportunità terapeutiche emergenti.
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