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Un nuevo método sintetiza ADN a partir de enzimas

Científicos en Estados Unidos han desarrollado un nuevo método para sintetizar ADN con enzimas de una manera más rápida, precisa y barata, y sin necesidad de usar químicos tóxicos, según la revista Nature.

Tubos de ensayo en un laboratorio. Imagen de archivo. EFE/JORGE DIRKX.

Tubos de ensayo en un laboratorio. Imagen de archivo. EFE/JORGE DIRKX.

La investigación, liderada por expertos de la Universidad de California y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y publicada en Nature Biotechnology, cambiará radicalmente los procesos actuales de síntesis de ADN, cuyas técnicas apenas han cambiado en los últimos 40 años y son lentas, caras y poco fiables.

Este nuevo método, destacan los expertos, puede producir, con mayor precisión, cadenas de ácido desoxirribonucleico hasta diez veces más largas y abre el camino para el uso de “impresoras de ADN” en los laboratorios, similares, dicen, a las impresoras tridimensionales comunes.
“Si eres un investigador o un bioingeniero y tienes un instrumento que puede optimizar la síntesis de ADN, una ‘impresora de ADN’, podrás probar tus ideas de manera más rápida y experimentar con otras nuevas. Creo que esto dará lugar a más innovación”, explica en un comunicado Dan Arlow, uno de dos autores de este trabajo, junto a Sebastian Palluk.

Ambos desarrollaron esta nueva técnica en el Instituto de BioEnergía de Emeryville (JBEI), en California, dependiente del Departamento estadounidense de Energía y pionero en el campo de la biología sintética.

Allí se especializan en agregar genes a microorganismos, en su mayoría levaduras y bacterias, para “fabricar” de manera sostenible productos útiles para el ser humano, como medicamentos, combustibles o químicos que, además, generan pocos residuos tóxicos.

“Creemos que la mejora en el acceso a instrumentos de construcción de ADN acelerará el desarrollo de nuevas terapias para enfermedades y simplificará la producción de nuevas medicinas”, señala Palluk.

Sintetizar el ADN con química orgánica


Hasta ahora, el proceso habitual de síntesis de ADN, desarrollado por Marvin Caruthers en 1981, recurría al uso de las herramientas de la química orgánica para unir bloques de ADN uno a uno, si bien presenta carencias, pues, por ejemplo, tiene un límite de 200 bases y genera, además, residuos tóxicos.

Los expertos consideran que incluso un gen de mil bases es pequeño, motivo por el que para diseñar secuencias más largas se ven obligados a unir las más cortas a través de un proceso que, en muchas ocasiones, falla y es incapaz de fabricar ciertas secuencias.
“El ADN es una biomolécula gigante. La naturaleza construye biomoléculas usando enzimas y esas enzimas son extraordinariamente buenas a la hora de manejar y copiar ADN. Por lo general, nuestros procesos de química orgánica no se acercan a la precisión que ofrecen las enzimas naturales”, apunta Palluk.

Aunque los científicos llevaban años, sin éxito, experimentado con enzimas para producir ADN, Arlow y Palluk han comprobado que la “Transferasa deoxinucleotidil Terminal” (TdT), que se encuentra en el sistema inmunológico de los vertebrados, es capaz de “escribir” ADN nuevo desde el principio, en lugar de copiarlo.

Asimismo, celebran, lleva a cabo ese proceso rápidamente, pues puede añadir hasta 200 bases por minuto.
Fotografía de la doble hélice del ADN. EPA PHOTO PA/MATTHEW FEARN/hhFotografía de la doble hélice del ADN. EPA PHOTO PA/MATTHEW FEARN/hh.


Para que la TdT pueda sintetizar una secuencia deseada, la clave radica en lograr que la enzima agregue un solo nucleótido, o bloque de ADN, y que se detenga antes de seguir aportando el mismo nucleótido repetidamente.

“En lugar de tratar de ‘cavar un agujero‘ en la enzima, lo que hemos hecho es atar un nucleótido a cada TdT a través de un anclaje escindible. De esa manera, después de extender la molécula de ADN usando su nucleótido anclado, la enzima ya no tiene otros nucleótidos disponibles, por lo que para”, sostiene Arlow.

Una de las principales ventajas de este método, dice, es que “la columna vertebral” del ADN, la zona responsable de provocar la reacción química, se comporta como el ADN natural, “lo que no permite obtener la máxima velocidad de la enzima”.

Toda vez que el nucleótido se agrega a la molécula de ADN, la enzima se escinde y el ciclo puede comenzar de nuevo, con la unión del siguiente nucleótido a otra enzima TdT.

“En lugar de reutilizar una enzima como catalizador, proponen desecharla y abaratar el proceso. De esa manera, la enzima se convierte en un reactivo”, explica Jay Keasling, del JBEI. EFE
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