Costruiti i primi enzimi artificiali da materiale biologico sintetico (08/12/2014)

Scienziati del Medical Research Council (MRC) hanno creato i primi enzimi da materiale genetico artificiale al mondo. Gli enzimi sintetici, che sono costituiti da molecole non esistenti in natura, sono in grado di attivare reazioni chimiche in laboratorio.
La scoperta può rappresentare un punto di partenza per una nuova generazione di mezzi diagnostici e di terapie.

 

Si tratta del passaggio successivo ad un precedente lavoro nel quale al MRC Laboratory of Molecular Biology erano state create molecole sintetiche chiamate XNA, in grado di immagazzinare e consegnare informazioni genetiche in modo simile al DNA.

Utilizzando come mattoni da costruzione le molecole sintetiche di XNA realizzate in laboratorio, gli scienziati hanno ora creato XNAzyme, enzimi sintetici che provocano reazioni semplici come frammentare o incollare piccoli pezzetti di RNA, proprio come succede con gli enzimi naturali.

Il Dr. Philipp Holliger che ha condotto la ricerca spiega che molte comuni reazioni chimiche avvengono nell'organismo solo se stimolate ed innescate, ad esempio nei processi della digestione, o nella costruzione del DNA nelle nostre cellule.

Ogni cellula contiene migliaia di enzimi, molti dei quali sono proteine, e molte delle reazioni fondamentali per la vita sono operate dal RNA, chimicamente parlando una sorta di cugino del DNA. Alcuni ritengono che la vita stessa abbia avuto inizio con l'evoluzione di un'autocopia di un enzima del RNA.

Secondo il Dr. Holliger, fino a poco tempo fa si riteneva che DNA e RNA fossero le sole molecole in grado di conservare informazioni genetiche, e che insieme alle proteine fossero le sole biomolecole in grado di formare enzimi. Questo lavoro ipotizza che, in linea di principio, ci sia un certo numero di possibili alternative alle molecole naturali in grado di sostenere i processi catalitici necessari per la vita. La scelta del DNA e del RNA potrebbe essere solo un risultato casuale della chimica preistorica.

In test di laboratorio si è visto che gli XNAzimi sono in grado di catalizzare semplici reazioni come tagliare e giuntare pezzi di RNA, ed uno di questi XNAzimi è riuscito anche a legare insieme pezzi di XNA, e questo è uno dei primi passi verso la creazione di organismi viventi.

Gli scienziati spiegano che gli XNAzimi sono molto più stabili di quelli naturali, molto più forti e non essendo naturali non vengono riconosciuti dagli enzimi naturali che degradano il corpo. Tutto ciò li può rendere particolarmente attraenti per trattamenti di lungo termine in grado di interferire con malattie correlate con il RNA.

L'inserimento di pezzi particolarmente stabili, robusti e non riconoscibili da parte del corpo pone allo stesso tempo un problema di valutazione degli squilibri che ne seguiranno, anche di quelli non desiderati: procedere senza un adeguato senso di responsabilità dei ricercatori e di tutti gli attori coinvolti, sia adesso che in futuro rischierebbe di produrre danni enormi, dei quali, prima o poi, i responsabili saranno obbligati a rendere conto.

Per saperne di più
The paper, entitled ‘Catalysts from synthetic genetic polymers’, by Taylor et al, is published in Nature on 1 December

Previous work
Science
Synthetic Genetic Polymers Capable of Heredity and Evolution
Vitor B. Pinheiro1, Alexander I. Taylor1, Christopher Cozens1, Mikhail Abramov2, Marleen Renders2, Su Zhang3, John C. Chaput3, Jesper Wengel4, Sew-Yeu Peak-Chew1, Stephen H. McLaughlin1, Piet Herdewijn2, Philipp Holliger.

Marco Dal Negro