Passo de gigante na engenharia genética: cientistas descobrem como programar à vontade o ADN

É um verdadeiro salto em frente para a engenharia genética: uma equipa de investigadores do Arc Institute (Estados Unidos) desenvolveu um mecanismo, chamado “ponte recombinase”, que se pode tornar uma ferramenta poderosa e extraordinariamente precisa para os cientistas ‘programarem’ o ADN à vontade.

A descoberta, publicada recentemente na ‘Nature’, explica que esta ‘ponte de ADN’ programável permite aos investigadores especificar qualquer sequência genética que queiram, assim como qualquer molécula de ADN que queiram inserir posteriormente num genoma.

“A ponte de ADN – diz Patrick Hsu, principal autor do artigo – é um mecanismo fundamentalmente novo para a programação biológica. A ‘ponte recombinase’ pode modificar universalmente o material genético por meio de inserção, excisão, inversão específica de sequência e muito mais, permitindo um ‘processador de texto’ para o genoma vivo.”

A ‘ponte recombinase’ vem de elementos da chamada sequência de inserção 110 (IS110), um dos inúmeros tipos de elementos transponíveis, também chamados de “genes saltadores”, que cortam e colam para mudar de posição dentro e entre os genomas microbianos.

Estes elementos estão presentes em todas as formas de vida e evoluíram para se tornarem máquinas verdadeiramente profissionais de manipulação de ADN, que os organismos utilizam para sobreviver. Os elementos IS110 são mínimos e consistem num único gene que codifica a enzima recombinase, bem como numa série de segmentos de ADN que se agrupam em torno dela e cuja função, até agora, permanece um mistério.

No seu laboratório, Hsu descobriu que quando o IS110 é clivado de um genoma, as extremidades do ADN não codificante unem-se para produzir uma molécula de ARN (uma ponte de ARN) que se dobra em duas voltas. Uma dessas alças liga-se ao próprio elemento S110, enquanto a outra liga-se ao ADN alvo, no qual está inserido. O RNA em ponte é o primeiro exemplo de uma molécula guia duplamente específica.

Cada uma das duas alças do RNA em ponte pode ser programada de forma independente, para que os investigadores possam misturar e combinar qualquer sequência de ADN de interesse para o alvo e o doador. Isto significa que o sistema pode ir muito além da sua função natural de inserir o elemento IS110, e em vez disso permitir a inserção de qualquer carga genética desejada, como uma cópia funcional de um gene defeituoso que causa uma doença, em qualquer parte do genoma.

Neste trabalho, a equipa de cientistas demonstrou mais de 60% de eficiência de inserção de um gene desejado em E. coli com mais de 94% de especificidade para a localização genómica correta.

“Essas pontes de RNA programáveis ​​– diz Nick Perry, coautor do estudo – distinguem o IS110 de outras recombinases conhecidas, que não possuem um componente de RNA e não podem ser programadas. É como se a ponte RNA fosse um adaptador de energia universal que torna o IS110 compatível com qualquer tomada.”

“Este mecanismo de recombinação de ponte”, salienta o co-autor sénior Matthew Durran, “resolve alguns dos desafios mais importantes enfrentados por outros métodos de edição de genoma: a capacidade de reorganizar programaticamente duas moléculas de ADN abre a porta para grandes avanços no design do genoma.”

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