Pesquisadores da Universidade de Columbia, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e da Universidade de Harvard criaram com sucesso uma cepa de E. coli com apenas 19 aminoácidos, removendo a isoleucina do ribossomo. Isto marca o primeiro organismo conhecido a possuir menos de 20 aminoácidos universais. As descobertas foram publicadas em um estudo na revista Science e representam um avanço significativo na biologia sintética e na investigação das origens da vida.
O estudo sugere que o início da vida pode ter utilizado menos aminoácidos do que os organismos modernos. Anteriormente, os cientistas teorizavam esta possibilidade, mas não a tinham demonstrado na prática. A decisão de remover a isoleucina baseou-se na sua semelhança química com a leucina e a valina, tornando-a o aminoácido mais substituível.
Os investigadores modificaram o ribossoma, que monta proteínas, substituindo os 382 blocos de construção da isoleucina, mantendo a sua integridade funcional. Esta abordagem é inovadora, uma vez que os esforços anteriores em modificação genética se concentraram apenas na adição de aminoácidos em vez de removê-los.
O projeto experimental envolveu modelos de linguagem de proteínas de IA para prever potenciais substitutos para a isoleucina e analisar combinações rapidamente. Das 50 cepas de E. coli criadas, 18 conseguiram crescer normalmente, apesar da ausência de isoleucina. A fase subsequente envolveu a combinação de 21 proteínas ribossômicas reescritas em uma cepa de E. coli, que apresentou crescimento mais lento do que as cepas não modificadas.
Harris Wang, biólogo de sistemas e síntese da Universidade de Columbia, reconheceu a complexidade de eliminar completamente um aminoácido do ribossomo, descrevendo-o como “quase a coisa mais difícil que você poderia imaginar”.
A investigação indica que os sistemas biológicos centrais podem tolerar perturbações genéticas significativas, apoiando teorias de que formas de vida mais simples podem existir ou podem ter existido. Além disso, abre possibilidades para a construção de organismos sintéticos adaptados para aplicações médicas e de saúde especializadas.
As descobertas podem levar ao desenvolvimento de organismos que dependem de produtos químicos não convencionais, melhorando a contenção biológica. No futuro, a modificação genética assistida pela IA também poderá facilitar a concepção de formas de vida adequadas para ambientes extremos, como habitats espaciais, onde nem todos os aminoácidos poderão estar disponíveis.
