MADRID 21 ago. (EUROPA PRESS) -
Equipes lideradas pelo Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), entidade vinculada ao Ministério da Ciência, Inovação e Universidades, e pelo Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) desenvolveram uma estratégia para reprogramar geneticamente as bactérias sem a necessidade de inserir genes externos, como normalmente é feito em biotecnologia.
A técnica, denominada 'GenRewire', permite reorientar as funções presentes no genoma das proteínas para que elas desenvolvam novas capacidades, sem comprometer seu funcionamento natural, de acordo com o CSIC.
Os pesquisadores destacam que, na biotecnologia, é muito comum o uso da engenharia genética para dotar as bactérias de novas capacidades que lhes permitam, por exemplo, produzir substâncias de interesse industrial ou médico, ou degradar poluentes ambientais. No entanto, até agora, a alteração das funções das células bacterianas era obtida com a introdução de material genético externo nas células por meio de diferentes técnicas e elementos, como os plasmídeos, pequenas moléculas de DNA extracromossômicas capazes de se mover de uma bactéria para outra.
Em contraste com as técnicas tradicionais de engenharia genética, que dependem da introdução de DNA estranho, o estudo publicado na revista Trends in Biotechnology propõe uma mudança de paradigma. "Nosso método se baseia em uma ideia simples: se as proteínas nativas podem ser redesenhadas computacionalmente para produzir algo novo, não precisamos alterar o equilíbrio genético da célula com elementos externos", explica o pesquisador do CSIC no Instituto de Catálise e Petroquímica (ICP-CSIC) e coordenador do estudo, Manuel Ferrer.
Para validar a tecnologia desenvolvida, os cientistas aplicaram esse método para fornecer à bactéria Escherichia coli a capacidade de degradar partículas de plástico PET (politereftalato de etileno) de tamanho nanométrico. Esses nanoplásticos são onipresentes em nossa vida diária, usados na fabricação de embalagens ou na indústria têxtil, e se tornaram poluentes com alto impacto sobre o meio ambiente e a saúde.
Isso foi obtido por meio da reprogramação de duas proteínas bacterianas, sem a necessidade de inserir genes externos. "Nossa abordagem é única porque combina inteligência artificial, simulação de supercomputação e edição precisa de genes para incorporar novas atividades às proteínas naturais", diz o pesquisador do BSC e coordenador do estudo, Víctor Guallar. As proteínas modificadas substituem as originais no genoma, permitindo que a célula mantenha seu equilíbrio biológico.
Além disso, a técnica 'GenRewire' se destaca por sua operação simples: consiste em analisar as proteínas codificadas por um genoma em um supercomputador e depois reprogramá-las usando ferramentas computacionais para que desempenhem a função desejada.
"Reprogramamos a bactéria virtual em apenas três ou quatro semanas, graças aos recentes avanços nos métodos de IA estrutural, nossos algoritmos de simulação mecânica e o poder de supercomputação do MareNostrum 5", acrescenta Joan Giménez, pesquisador do BSC e um dos primeiros autores do estudo.
Enquanto os métodos usuais adicionam genes exógenos para fazer com que as bactérias façam algo novo, o 'GenRewire' alcança o mesmo resultado sem introduzir DNA externo. "Isso evita problemas como o agravamento do crescimento das bactérias ou a instabilidade do sistema. Mostramos que é possível redesenhar as bactérias por dentro, sem alterar sua natureza com elementos externos", explicam Paula Vidal e Laura Fernández, pesquisadoras do CSIC no Instituto de Catálise e Petroquímica e também primeiras autoras do estudo.
"Mostramos que essa tecnologia pode complementar a engenharia metabólica clássica, fazendo com que bactérias como a Escherichia coli degradem o plástico e transformem seus resíduos em produtos valiosos", afirmam.
De acordo com os pesquisadores, esse método poderia ser aplicado a outros organismos e se tornar uma ferramenta fundamental para reprogramar genomas sem a necessidade de introduzir proteínas ou genes externos. "Isso, aplicado, por exemplo, ao genoma humano ou a plantações, não apenas reduz o risco de rejeição pelo sistema imunológico, mas também ajuda a superar as barreiras legais e éticas que geralmente surgem quando se usa DNA estranho", concluem.
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