La bactérie recodée n'utilise que 57 des 64 codes génétiques possibles, libérant sept à utiliser à différentes fins
E. coli peut provoquer une maladie grave, mais est également souvent utilisé dans le développement de la drogue
Nous sommes allés plus loin que jamais dans la création de la vie qui ne ressemble à rien qui a évolué naturellement. Le génome d'un Escherichia coli La bactérie a été repensée sur un ordinateur pour utiliser seulement 57 des 64 codes génétiques, qui ont été synthétisés à partir de zéro puis mis dans une bactérie vivante.
«Il s'agissait d'un effort gargantuesen», explique Wesley Robertson au Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology à Cambridge, au Royaume-Uni.
Son équipe a fait cela pour prouver que c'est possible, mais le 57-CODON E. coliappelé syn57, pourrait avoir des utilisations commerciales. Avec d'autres changements, Syn57 pourrait être rendu complètement résistant aux infections virales, un avantage majeur pour le brassage industriel des protéines pour les médicaments, la nourriture ou les cosmétiques. En effet, les virus reposent sur leur hôte pour fabriquer des protéines, donc si le code est modifié, les protéines virales se révéleront mal.
Avec d'autres ajustements, le SYN57 pourrait être utilisé pour produire des protéines contenant jusqu'à 27 acides aminés différents, tandis que les protéines naturelles n'en contiennent que 20. Ces protéines synthétiques pourraient potentiellement faire des choses incompatibles avec des protéines normales.
Une protéine est une chaîne d'acides aminés assemblée dans la séquence spécifique posée dans un gène. Chaque ensemble de trois lettres d'ADN, ou codon, indique aux usines de fabrication de protéines que les acides aminés ajoutent ensuite, ou quand s'arrêter parce qu'une protéine est terminée.
Il existe quatre lettres ADN, ce qui fait 64 codons différents. Mais les organismes vivants sur Terre fabriquent des protéines avec seulement 20 types d'acides aminés, il y a donc beaucoup de redondance, avec deux codons différents ou plus spécifiant chaque acide aminé.
Si tous les cas d'un codon pour un acide aminé particulier sont recodés à un autre codon pour le même acide aminé, ce premier codon est libéré à d'autres fins. Par exemple, il peut être utilisé pour coder pour un acide aminé non naturel ou même un autre type de produit chimique, permettant la création de nouveaux types de protéines.
En théorie, jusqu'à 43 codons pourraient être libérés dans un organisme vivant car seulement 21 sont nécessaires: 20 pour chaque acide aminé naturel, plus un codon d'arrêt. Dans la pratique, cela n'est pas encore réalisable, car plus il y a de changements apportés à un génome, plus la probabilité que certains changements soient involontairement préjudiciables.
Au lieu de cela, les biologistes commencent relativement petits. En 2011, 314 modifications de gènes ont été apportées à E. coli pour essayer de libérer un codon.
Faire des milliers de modifications génétiques est très laborieuse, donc Robertson et son équipe ont plutôt synthétisé l'ADN à partir de zéro. En 2019, ils ont annoncé la création de Syn61, avec 18 000 modifications aux 4 millions de lettres ADN en E. coligénome, libérant trois codons. Une société dérivée appelée constructive.bio développe des applications commerciales.
Maintenant, les chercheurs ont apporté 101 000 modifications pour libérer sept codons dans SYN57. Pour y parvenir, de petits fragments du génome recodé ont dû être testés dans des bactéries vivantes pour identifier et corriger les nombreux changements préjudiciables. Ce processus ardu a été répété avec des fragments de plus en plus grands jusqu'à ce que le génome soit terminé.
«Il s'agit d'une réalisation importante et du résultat d'années de travail», explique Akos Nyerges à la Harvard Medical School. L'équipe de Nyerges travaille également à libérer sept codons dans E. colimais en recodant différents codons. «Notre 57-CODON E. coli La tension est toujours en cours », dit-il.
Bien que Syn57 soit déjà terminé, il se développe beaucoup plus lentement que la normale. À des fins commerciales, cela devra être amélioré. «Nous prévoyons que nous serons en mesure d'améliorer le taux de croissance, afin qu'il soit plus utile», explique Robertson.
Pour l'instant, son équipe prévoit de se concentrer sur l'exploration des applications potentielles de Syn57 plutôt que d'essayer de libérer encore plus de codons. «Il y a beaucoup à faire avant de penser à comprimer davantage le code génétique», dit-il.
La toute première bactérie avec un génome synthétique a été créée en 2010, mais l'objectif était de créer un organisme simplifié plutôt que de recoder les codons.
