Gli scienziati riducono il codice genetico dell'E. coli a contenere solo 57 dei suoi soliti 64 codoni

1 agosto 2025 rapporto di Krystal Kasal, Phys.org scrittrice collaboratrice modificato da Gaby Clark, recensito da Robert Egan redattore scientifico redattore associato Questo articolo è stato revisionato secondo il processo editoriale e le politiche di Science X. Gli editori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo nel contempo la credibilità del contenuto: verificato pubblicazione sottoposta a peer review fonte affidabile corretto Il DNA di quasi tutta la vita sulla Terra contiene molte ridondanze, e da tempo gli scienziati si chiedono se queste ridondanze servano a uno scopo o se siano solo residui dei processi evolutivi. Sia il DNA che l'RNA contengono codoni, che sono sequenze di tre nucleotidi che forniscono informazioni su come formare una proteina con un aminoacido specifico o dicono alla cellula di fermarsi (un segnale di stop) durante la sintesi proteica. In totale, ci sono 64 possibili combinazioni di codoni e queste combinazioni sono quasi universali per tutta la vita sulla Terra. Ma alcuni codoni sono ridondanti. Ci sono solo 20 aminoacidi disponibili per una cellula da usare, e 61 dei 64 codoni sono disponibili per la sintesi proteica, mentre 3 sono usati come segnali di stop. Questo porta a molte ridondanze nei codoni. Alcuni studi suggeriscono che queste ridondanze potrebbero aiutare a prevenire le mutazioni nel DNA, ma ridurre il codice genetico di certi organismi rimuovendo parti superflue può anche essere vantaggioso. Nel 2019 un gruppo di scienziati ha ridotto il genoma di E. coli a 61 codoni anziché 64 apportando 18.214 modifiche. Hanno chiamato la versione risultante Syn61 e questa versione resistente ai virus viene utilizzata per creare farmaci più affidabili e per la produzione di nuovi materiali. Ora, un altro gruppo di scienziati, alcuni dei quali hanno lavorato su Syn61, è riuscito a ridurre ulteriormente il codice genetico di E. coli a 57 codoni, creando Syn57. Di recente hanno pubblicato il loro lavoro su Science. Questa ulteriore riduzione è stata un enorme sforzo. Il team ha apportato oltre 101.000 modifiche di codoni dividendo il genoma in 38 sezioni e scambiando meticolosamente i codoni ridondanti con codoni sinonimi - quelli che svolgono la stessa funzione. Ogni volta che veniva fatto uno scambio, i ricercatori dovevano determinare se lo scambio sarebbe stato dannoso per la vitalità dei batteri prima di passare al successivo. Spiegano, "La mappatura e la correzione in ogni fase della sintesi erano spesso cruciali per abilitare il passaggio successivo della sintesi. Questi esperimenti offrono un paradigma per integrare la mappatura e la correzione dei difetti 'just in time' dei disegni iniziali nei progetti sintetici, in modo che i difetti locali siano identificati e corretti precocemente nella sintesi e i difetti a lungo raggio, potenzialmente epistatici o letali sintetici, siano identificati e corretti man mano che emergono nel processo di assemblaggio." Alla fine, il team è riuscito a abbreviare con successo il codice genetico a 57 codoni sostituendo sei codoni sensi e un codone di stop con codoni sinonimi. I batteri risultanti creati con il nuovo codice erano effettivamente organismi viventi, ma i ricercatori hanno scoperto che crescevano circa quattro volte più lentamente del ceppo di origine - un problema che sperano di risolvere in seguito. Tuttavia, il nuovo ceppo mostra un profilo di espressione genica distintivo, che indica una vasta adattabilità fisiologica. Alcune possibili applicazioni di questo nuovo ceppo includono organismi resistenti ai virus per la biotecnologia e l'industria, e la sintesi di proteine e polimeri con nuove proprietà. In generale, i ricercatori sono ottimisti sul potenziale di questo nuovo ceppo. Il loro lavoro solleva anche domande su se esistano limiti alla riduzione del numero di codoni o alla creazione di organismi con biochimiche completamente nuove. Gli autori dello studio affermano, "Questo lavoro rappresenta come la sintesi del genoma può spingere le sequenze del genoma degli organismi in nuove regioni dello spazio delle sequenze che potrebbero non essere state accessibili dalla vita naturale." Scritto per te dalla nostra autrice Krystal Kasal, modificato da Gaby Clark, verificato e recensito da Robert Egan - questo articolo è il risultato di un attento lavoro umano. Ci affidiamo ai lettori come te per mantenere viva la giornalismo scientifico indipendente. Se questa informazione è importante per te, per favore considera una donazione (specialmente mensile). Riceverai un account senza pubblicità come ringraziamento. Ulteriori informazioni: Wesley E. Robertson et al. Escherichia coli con un codice genetico a 57 codoni, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady4368 Informazioni sulla rivista: Science © 2025 Science X Network