Científicos reducen el código genético de E. coli para contener solo 57 de sus habituales 64 codones.

1 de agosto de 2025      reporte

por Krystal Kasal, Phys.org

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editado por      Gaby Clark, revisado por Robert Egan

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El ADN de casi toda la vida en la Tierra contiene muchas redundancias, y los científicos han estado preguntándose durante mucho tiempo si estas redundancias tenían un propósito o si eran simplemente restos de procesos evolutivos. Tanto el ADN como el ARN contienen codones, que son secuencias de tres nucleótidos que proporcionan información sobre cómo formar una proteína con un aminoácido específico o indican a la célula que se detenga (una señal de parada) durante la síntesis de proteínas.

En total, existen 64 posibles combinaciones de codones y estas combinaciones son casi universales para toda la vida en la Tierra. Pero algunos codones son redundantes. Solo hay 20 aminoácidos disponibles para que una célula trabaje, y 61 de los 64 codones están disponibles para la síntesis de proteínas, mientras que 3 se utilizan como señales de parada. Esto crea mucha redundancia en los codones.

Algunos estudios sugieren que estas redundancias pueden ayudar a prevenir mutaciones en el ADN, pero la reducción del código genético de ciertos organismos eliminando partes innecesarias también puede ser beneficiosa. En 2019, un grupo de científicos redujo el genoma de E. coli a 61 codones de 64 mediante 18,214 cambios. Llamaron a la versión resultante Syn61 y esta versión resistente a los virus se está utilizando para crear medicamentos más confiables y para fabricar nuevos materiales.

Ahora, otro grupo de científicos, algunos de los cuales trabajaron en Syn61, han logrado reducir aún más el código genético de E. coli a 57 codones, creando Syn57. Recientemente publicaron su trabajo en Science.

Esta reducción adicional fue un esfuerzo enorme. El equipo realizó más de 101,000 cambios de codones dividiendo el genoma en 38 secciones y reemplazando meticulosamente los codones redundantes con codones sinónimos, aquellos que realizan la misma función. Cada vez que se realizaba un cambio, los investigadores tenían que determinar si el cambio sería perjudicial para la viabilidad de las bacterias antes de continuar.

Explican: 'Mapear y corregir en cada etapa de la síntesis fue a menudo crucial para habilitar el siguiente paso de la síntesis. Estos experimentos proporcionan un paradigma para integrar la identificación y corrección de defectos 'justo a tiempo' de los diseños iniciales en esquemas sintéticos, de manera que los defectos locales se identifican y corrigen temprano en la síntesis y los defectos de mayor alcance, potencialmente epistáticos o sintéticamente letales, se identifican y se corrigen a medida que surgen en el proceso de ensamblaje.'

Al final, el equipo logró acortar con éxito el código genético a 57 codones reemplazando seis codones sensibles y un codón de parada con codones sinónimos. Las bacterias resultantes hechas con el nuevo código eran de hecho un organismo vivo, pero los investigadores descubrieron que crecían alrededor de cuatro veces más lentamente que la cepa original, un problema que esperan solucionar eventualmente. Sin embargo, la nueva cepa muestra un perfil de expresión génica distinto, lo que indica una amplia adaptación fisiológica.

Algunas posibles aplicaciones de esta nueva cepa incluyen organismos resistentes a virus para la biotecnología y la industria, y la síntesis de proteínas y polímeros con nuevas propiedades. En general, los investigadores son optimistas sobre el potencial de esta nueva cepa. Su trabajo también plantea preguntas sobre si hay límites para reducir el número de codones o crear organismos con bioquímicas totalmente novedosas.

Los autores del estudio dicen: 'Este trabajo ejemplifica cómo la síntesis del genoma puede mover las secuencias genómicas de los organismos a nuevas regiones del espacio de secuencias que pueden no haber sido accedidas por la vida natural.'

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Más información: Wesley E. Robertson et al, Escherichia coli con un código genético de 57 codones, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady4368

Información de la revista: Science

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