Células com sintetização totalmente artificial genoma foram relatados pela primeira vez em 2010, a partir do qual um minimalista genoma célula foi derivada que apresentaram morfologia anormal na divisão celular. A recente adição de um grupo de genes a esta célula minimalista restaurou a divisão celular normal
As células são as unidades estruturais e funcionais básicas da vida, uma teoria proposta por Schleiden e Schwann em 1839. Desde então, os cientistas têm se interessado em entender as funções celulares tentando decifrar o código genético completamente para entender como a célula cresce e se divide para dar origem a mais células de um tipo semelhante. Com o advento de DNA sequenciamento, foi possível decodificar a sequência do genoma fazendo assim uma tentativa de compreender os processos celulares para compreender a base da vida. No ano de 1984, Morowitz propôs o estudo dos micoplasmas, o mais simples células capaz de crescimento autônomo, para compreender os princípios básicos da vida.
Desde então, diversas tentativas foram feitas para reduzir o genoma tamanho para um número minimalista dando origem a uma célula que é capaz de realizar todas as funções celulares básicas. Os experimentos levaram primeiro à síntese química de Mycoplasma mycoides genoma de 1079 Kb no ano de 2010 e foi nomeado como JCVI-syn1.0. Outras deleções feitas em JCVI-syn1.0 por Hutchinson III et al. (1) deu origem ao JCVI-syn3.0 em 2016 que teve um genoma tamanho de 531 Kb com 473 genes e teve tempo de duplicação de 180 minutos, embora apresentasse morfologia anormal na divisão celular. Ainda continha 149 genes com funções biológicas desconhecidas, sugerindo a presença de elementos ainda não descobertos e essenciais à vida. No entanto, JCVI-syn3.0 fornece uma plataforma para investigar e compreender as funções vitais, aplicando os princípios da integralidade.genoma design.
Recentemente, em 29 de março de 2021, Pelletier e colegas (2) usaram JCVI syn3.0 para compreender os genes necessários para a divisão e morfologia celular, introduzindo 19 genes no genoma do JCVI syn3.0, dando origem ao JCVI syn3.0A que possui uma morfologia semelhante ao JCVI syn1.0. após a divisão celular. 7 desses 19 genes incluem dois genes de divisão celular conhecidos e 4 genes que codificam proteínas associadas à membrana de função desconhecida, que juntos restauraram o fenótipo semelhante ao de JCVI-syn1.0. Este resultado sugere a natureza poligênica da divisão celular e da morfologia em uma célula genomicamente mínima.
Dado que o JCVI syn3.0 é capaz de sobreviver e se multiplicar com base em seu estilo minimalista genoma, pode ser usado como organismo modelo para criar diferentes tipos de células com funções variadas que podem ser benéficas para os humanos e o meio ambiente. Por exemplo, pode-se introduzir genes que levam à dissolução de plásticos para que o novo organismo criado possa ser utilizado para a degradação de plásticos de forma biológica. Da mesma forma, pode-se considerar a adição de genes pertencentes à fotossíntese no JCVI syn3.0, tornando-o propício ao uso de dióxido de carbono da atmosfera, reduzindo assim seus níveis e ajudando a reduzir o aquecimento global, um importante problema climático que a humanidade enfrenta. No entanto, tais experiências têm de ser tratadas com a máxima cautela para garantir que não libertamos no ambiente um superorganismo que seja difícil de controlar uma vez libertado.
No entanto, a ideia de ter uma célula com genoma minimalista e a sua manipulação biológica pode levar à criação de variados tipos de células com diversas funções capazes de resolver os principais problemas que a humanidade enfrenta e a sua sobrevivência final. No entanto, há uma distinção entre a criação de uma célula totalmente sintética e a criação de uma célula funcionalmente sintética. genoma. Uma célula artificial ideal, completamente sintética, consistiria de um sintetizado genoma juntamente com componentes citoplasmáticos sintetizados, um feito que os cientistas adorariam alcançar mais cedo ou mais tarde nos próximos anos, à medida que os avanços tecnológicos atingem o seu pico.
O recente desenvolvimento pode ser um trampolim para a criação de uma célula totalmente sintética, capaz de crescer e se dividir.
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Referências:
- Hutchison III C, Chuang R., et al 2016. Projeto e síntese de uma célula bacteriana mínima genoma. Ciência 25 Março de 2016: Vol. 351, problema 6280, aad6253
DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad6253
- Pelletier JF, Sun L., et al 2021. Requisitos genéticos para a divisão celular em uma célula genomicamente mínima. Célula. Publicado: 29 de março de 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008
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