Syn 3.0, creato il primo batterio artificiale con solo 473 geni

Quando si tratta di dimensioni del genoma, un raro fiore giapponese, chiamato Paris japonica, è l’attuale campione dei pesi massimi, con 50 volte più DNA degli esseri umani. All’altra estremità della scala, ora c’è un nuovo primatista leggero cresciuto in piastre di Petri in California.

Questa settimana su Science, i ricercatori guidati al pioniere della genomica Craig Venter, hanno creato da zero un batterio con il più piccolo genoma e il minor numero di geni di qualsiasi organismo vivente libero, più piccolo del fiore giapponese di di un fattore di 282.000.

Conosciuto come Syn 3.0, il nuovo organismo ha un genoma ridotto all’essenziale necessario per sopravvivere e riprodursi, composto da soli 473 geni.

La struttura genetica snella del microbo entusiasma biologi e biotecnologi evolutivi, che prevedono l’aggiunta di geni nuovi uno ad uno per studiare i loro effetti. “E ‘un passo importante per la creazione di una cellula vivente in cui il genoma è completamente definito”, dice il biologo sintetico Chris Voigt del Massachusetts Institute of Technology di Cambridge.

Craig Venter

Come suggerisce il nome, Syn 3.0, non è la prima forma di vita sintetica realizzata da Venter, che dirige il J. Craig Venter Institute (JCVI) ed è uno dei fondatori della Synthetic Genomics, una società biotecnologica di San Diego, in California. Nel 2010, il team di Venter ha riferito di aver sintetizzato l’unico cromosoma di Mycoplasma mycoides, un batterio con un genoma relativamente piccolo e trapiantato in un micoplasma separato chiamato M. capricolum, da cui avevano precedentemente estratto il DNA. Dopo diverse false partenze, hanno mostrato che il microbo sintetico avviava e sintetizzava proteine ​​normalmente come  M. mycoides, piuttosto che M. capricolum.

Nel loro lavoro attuale, Venter, insieme a leader del progetto Clyde Hutchison del JCVI, hanno determinato il set minimo di geni necessari per la vita mettendo a nudo i geni non essenziali da Syn 1.0. Inizialmente hanno formato due squadre, ognuna con lo stesso compito: utilizzando tutte le conoscenze genomiche a disposizione per la progettazione di un cromosoma batterico con il genoma minimo ipotetico. Entrambe le proposte sono state poi sintetizzate e trapiantate in M. capricolum per vedere se si fosse generato un organismo vitale.

Venter ed i suoi colleghi hanno avuto successo sotanzialmente andando per tentativi ed eliminando gli errori. Hanno diviso il genoma di Syn 1.0, con i suoi 901 geni, in otto sezioni. All’inizio e alla fine di ogni sezione hanno aggiunto tag DNA identici che hanno reso i pezzi facili da riassemblare ed identificare. 

Con un totale di 531.000 basi, il genoma del nuovo organismo non è molto inferiore a quella di M. genitalium, con 600.000 basi. Ma M. genitalium cresce così lentamente che una popolazione di cellule può richiedere settimane per raddoppiarsi. Syn 3.0, invece, ha un tempo di raddoppio di 3 ore. “Non stiamo dicendo che questo è il genoma minimo di finale”, dice Venter. Per ora, tuttavia, Syn 3,0 regna come nuovo campione leggero del mondo.