Los científicos utilizan la IA para rediseñar máquinas microbianas para que funcionen sin los ingredientes clave de la vida |

Casi toda la vida en la Tierra construye sus proteínas a partir de los mismos 20 componentes básicos, llamados aminoácidos. Algunos organismos lo tienen. uno o dos extrapero nada menos. Ahora, los investigadores han utilizado inteligencia artificial para rediseñar una bacteria de modo que parte de su maquinaria central (no todo el microbio) pueda funcionar con los aminoácidos faltantes.

El trabajo fue publicado en la revista. Ciencia el 30 de abril, lo que indica que la proteína podría recortarse y permanecer estable. Estos hallazgos abren nuevas vías para la investigación en el campo de la biología sintética y permiten a los científicos comprender cómo era la vida temprana.

«Es un increíble tour de force», dijo Kaihang Wangun biólogo sintético de Caltech que no participó en la investigación, le dijo a Elie Dolgin en Natural. Pero, señala, “este es el primer pequeño paso de un gran viaje” para crear células que funcionen con cantidades reducidas de aminoácidos.

Durante muchos años, los biólogos sintéticos Haris Wangde la Universidad de Columbia, se preguntó si los organismos podrían sobrevivir con menos de 20 tipos de aminoácidos. Las primeras formas de vida en la Tierra pueden haber dependido de un conjunto más simple de bloques de construcción, informa Jacek Krywko en Científico americano.

Entonces, Wang y sus colegas evaluaron primero qué aminoácidos valía la pena eliminar de la proteína. Eligieron la isoleucina porque puede ser reemplazada por aminoácidos que tienen una estructura similar a la valina o la leucina. Luego, insertaron el gen en la bacteria. Escherichia coli que reemplaza la isoleucina por valina o leucina en algunas de las proteínas más importantes de los ribosomas microbianos. Este importante orgánulo actúa como una pequeña fábrica para producir proteínas.

Pero no salió bien. Aunque las bacterias sobrevivieron, sólo alrededor del 43 por ciento seguían funcionando.

Fue entonces cuando los investigadores decidieron recurrir a la IA.

Los modelos de IA, incluido AlphaFold2 de Google DeepMind, ayudaron al equipo a crear un diseño con el mejor reemplazo para el aminoácido faltante y al mismo tiempo preservar la estructura y función de la proteína. «Algunos de estos diseños de IA son realmente sorprendentes», afirmó Wang. Científico americano. «No se parecían a lo que esperábamos».

Los investigadores validaron cada diseño sugerido por la IA hasta que obtuvieron versiones libres de isoleucina de cada una de las 50 proteínas ribosómicas. Al final, pudieron combinar 21 de ellos en una celda funcional. La cepa bacteriana resultante, llamada Ec19, conservó cambios genéticos a lo largo de su evolución durante más de 450 generaciones.

«Es toda una tarea reducir el alfabeto de la vida a 19 aminoácidos», Cristóbal Nievesdijo a Catherine Offord en Ciencia. Aunque el equipo no pudo combinar todas las proteínas ribosómicas magras en una sola célula, Snow dijo que la investigación fue «muy impresionante» y ayudó a «profundizar la comprensión de las reglas de diseño de la vida».

biólogo sintético Tom Ellis aceptar. La investigación responde a «preguntas fundamentalmente interesantes sobre los orígenes de la vida en la Tierra», dijo Ellis, del Imperial College de Londres, que no participó en la investigación. Científico americano.

Estos hallazgos “apoyan la idea de que [early] la vida podría estar bien por un tiempo con una paleta más pequeña”, dijo Ciencia. «Incluso para una máquina muy grande como un ribosoma, no es necesario pintarla con 20 colores».