- La IA generó una cepa de E. coli con 19 aminoácidos, eliminando la isoleucina de los ribosomas.
- Es el primer organismo que tiene menos de 20 de los aminoácidos universales.
- El descubrimiento respalda la teoría de la vida temprana y establece un futuro para los organismos sintéticos en la medicina.
Investigadores de la Universidad de Columbia, el Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Universidad de Harvard utilizaron con éxito la IA para crear una nueva versión de la bacteria E. coli que elimina uno de los 20 aminoácidos considerados los componentes básicos de los organismos vivos.
Se ha publicado un estudio ciencia detalla la importancia de este descubrimiento, que utiliza IA e ingeniería de proteínas para crear una cepa modificada de E. coli con solo 19 aminoácidos, específicamente sin isoleucina.
Este es un hito importante no sólo para la biología, sino también para la IA y para la investigación sobre los orígenes de la vida. Aunque ya se ha descubierto que algunos organismos emplean más de 20 aminoácidos, los científicos nunca han encontrado menos de 20 aminoácidos.
La IA acaba de permitir a los científicos realizar un importante descubrimiento genético
Hasta ahora, sólo han podido teorizar que las primeras especies primitivas pueden haber empleado menos aminoácidos en su composición genética. Un descubrimiento posterior hizo de esa teoría una posibilidad real.
La isoleucina como aminoácido principal entre las 20 selecciones, se cree que su similitud química con la leucina y la valina como el más sustituible es un factor importante en la decisión.
Pero en lugar de intentar cambiar toda la composición del proteoma (considerado como el conjunto completo de proteínas dentro de una organización), los científicos querían aprovechar el ribosoma, que es responsable de producir estas proteínas en primer lugar. Durante las pruebas, los científicos pudieron cambiar los 382 “bloques de construcción” de isoleucina que se encuentran en el ribosoma y aún así funcionó como se esperaba.
Esto hace que esta investigación sea la primera de su tipo, porque hasta ahora los científicos han podido editar el código genético de bacterias, levaduras y otros organismos añadiendo aminoácidos, sin eliminarlos.
El experimento utilizó modelos de lenguaje de proteínas de IA para predecir estructuras proteicas alternativas y ofrecer sustituciones de aminoácidos con el objetivo de preservar la función de los ribosomas sin utilizar isoleucina.
Muchos diseños generados por IA han sugerido secuencias que los humanos podrían no haber diseñado, y los modelos de IA pueden analizar combinaciones potencialmente exitosas mucho más rápido que los humanos.
50 E resultante del proceso de sustitución de la isoleucina por un aminoácido alternativo. 18 de las cepas de coli crecieron normalmente. El siguiente paso fue integrar las 21 proteínas ribosómicas reescritas en una cepa de E. coli, que después de algunos cambios adicionales continuó creciendo (aunque más lentamente que la cepa normal no modificada).
Harris Wang, biólogo sintético y del sistema de la Universidad de Columbia, describe la eliminación completa de un aminoácido como “lo más difícil que se pueda imaginar, porque es el complejo proteico más grande y complejo”.
El descubrimiento para la investigación científica significa que al menos algunos sistemas biológicos clave pueden resistir una alteración sustancial del código genético. También respalda el argumento de que la vida temprana puede haber utilizado menos aminoácidos que los organismos modernos, ofreciendo nuevas perspectivas para la teoría de la evolución.
Sin embargo, más allá de la biología evolutiva, la investigación también destaca un futuro en el que los organismos sintéticos personalizados pueden desempeñar un papel centrado en tareas específicas como la medicina y la atención sanitaria. Otra conclusión es que los organismos modificados pueden depender de una química inusual que no se encuentra en el entorno natural, mejorando así el control biológico.
De cara al futuro, es posible que la modificación genética asistida por IA pueda ayudar a los investigadores a diseñar organismos para entornos extremos, incluidos hábitats espaciales donde el acceso a toda la gama de aminoácidos puede ser más limitado.
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