Caulobacter ethensis 2.0: la sfida della biologia sintetica continua

Modificare il DNA batterico è ormai un gioco da ragazzi nel mondo delle biotecnologie, soprattutto con la disponibilità di tecniche sempre più avanzate di ingegneria genetica. Ma fino a che punto possiamo mettere in pratica queste capacità da laboratorio e creare nuovi organismi sintetici?

In copertina, la serie televisiva Rick e Morty, ci introduce al mondo dell’esplorazione scientifica e dei suoi limiti valicabili in una forma tanto ironica quanto realistica. Nel sesto episodio della serie intitolato Rick Potion #9, ad esempio, si parla della modificazione genica e dei suoi limiti: una pozione d’amore malriuscita trasforma Jessica in una mantide religiosa a causa di un errore di sostituzione genica nel DNA.

Per la serie “fantascienza in biologia” e “scienziati dominati da un sentimento di supremazia divina” vi presentiamo quindi Caulobacter ethensis-2.0, la versione migliorata di un batterio sintetico ottenuto dalla combinazione di tecniche computazionali e di sintesi chimica.

L’annuncio è stato recentemente pubblicato sulla rivista scientifica PNAS da un gruppo di ricercatori dell’Università di Zurigo e rappresenta un importante progresso per il campo della  biologia sintetica.

Infatti, una prima versione del batterio sintetico Caulobacter ethensis era già stata pubblicata. L’applicazione multidimensionale di avanzate tecniche di analisi genomiche e trascrittomiche ha permesso di ottenere un perfetto modello genomico praticamente “al computer”.

Si tratta di un genoma batterico dalle 785701 paia di basi finali organizzate in 1761 sequenze geniche codificanti rispettivamente per 676 e 54 proteine codificanti e non, oltre a 1015 sequenze inter-geniche. La versione collaudata 2.0 di Caulobacter ethensis è stata testata per le sue funzioni biologiche fondamentali, quali ad esempio la traduzione proteica, la trascrizione, la replicazione del DNA, il ciclo cellulare, processi di produzione energetica e metabolici.

A dirla tutta però non possiamo ancora parlare di un batterio autonomo vero e proprio dato che la stessa esistenza di Caulobacter ethensis dipende da un organismo biologico “in carne ed ossa”. Una sorta di ospite vivente in grado di accogliere e codificare un genoma batterico sintetico. I ricercatori si sono serviti infatti di Caulobacter crescentus per il trasferimento del cromosoma batterico sintetizzato.

L’analisi dell’avvenuta inserzione dei segmenti genici di C. eth 2-0 nel genoma ospitante ha permesso di ottenere una mappa di funzionalità per ciascuno dei geni trasposti, come si può osservare in figura 1.

Figura 1. A) Schema rappresentante la tecnica di sequenziamento trasposonico (TnSeq). I trasposoni del genoma di C. eth-2.0 insertati all’interno del cromosoma batterico di Caulobacter crescentus sono rappresentati con dei segmenti blu. B) Mappa delle sequenze trasposoniche identificate e il loro ruolo a livello di funzionalità biologiche.

Un lavoro minuzioso e intelligente che offre nuovi spunti e progressi all’interno della biologia sintetica, spingendosi sempre oltre il confine tra realtà e fantascienza e battezzando un creazionismo scientifico ai limiti dell’”eticità”.

Serena Galiè

Bibliografia

  • Chemical synthesis rewriting of a bacterial genome to achieve design flexibility and biological functionality (PNAS, Venetz et al., 2018)

Informazioni su Serena Galié 36 Articoli
Laureata in Biotecnologie Mediche con curriculum internazionale in Management in Medical Biotechnology presso l'Università Alma Mater Studiorum di Bologna. Master in Biotechnology of Environment and Health presso l'Università di Oviedo, in Spagna. Attualmente studentessa di un PhD in Nutrizione e Metabolismo presso l'Università Rovira I Virgili, a Tarragona in Spagna.

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