DNA sintetico: funziona benissimo. (per finire in prima pagina)

22

XNA, il DNA sintetico per il genetista Boncinelli è “un tipo di vita totalmente nuova”, ma non è così.

.

Ha lo stesso nome di un framework per videogames, e attualmente l‘utilità è più o meno la stessa.

.

Con una periodicità quasi regolare sui giornali compaiono notizie di scoperte scientifiche epocali, stavolta è il turno dell’XNA, un DNA artificiale che contiene una coppia di basi sintetiche. La realizzazione di questa nuova tecnologia è stata comunicata con un articolo pubblicato su Nature dal titolo “A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet“. Ovviamente la notizia è rimbalzata su tutti i media sui quali è stata commentata in vario modo, Le Scienze riporta una dichiarazione di colui che ha realizzato l’XNA, Floyd Romesberg,il quale ha affermato che:

“In linea di principio, potremmo sintetizzare nuove proteine a partire da questi nuovi amminoacidi non naturali, arrivando in futuro a pianificare la realizzazione di molecole terapeutiche e diagnostiche e reagenti di laboratorio che abbiano le caratteristiche desiderate”

 

Una frase che unisce una prudenza iniziale ad una successiva dichiarazione fantascientifica, nessuno è infatti in grado di progettare proteine per uno scopo specifico, neanche con le basi naturali, come si può pensare già alla progettazione di proteine con aminoacidi che ancora devono essere immaginati?

Infatti le nuove basi azotate x – y, consentirebbero di inserire il codice per dei nuovi aminoacidi, però nessuno ha ancora in mente quali dovrebbero esser questi nuovi aminoacidi e quali caratteristiche dovrebbero conferire alle proteine. Non solo, la catena che porta alla sintesi proteica prevede oltre al DNA la realizzazione di un RNA corrispondente che immaginiamo sarà costituito dalle basi x – y con il ribosio, ma quale tRNA (RNA di trasporto) sarà in grado di appaiarsi all’mRNA non esistente in natura?

Bisognerà quindi produrre del tRNA apposito per le nuove triplette di basi che possa appaiare il suo anticodone al codone dell’mRNA:

Una volta costruito il tRNA adatto bisognerà pensare a quali aminoacidi nuovi associarvi, e per saperlo bisognerà aver prima compreso cosa si vuole ottenere dalle nuove proteine. Ma per sapere cosa si vuole ottenere dalle nuove proteine bisognerà prima sapere come progettare una proteina in funzione del suo impiego. Questo ovviamente non lo sa fare nessuno.

Quando si sarà in grado di progettare una proteina per ottenere una funzione si potrà inserire la successione di aminoacidi nell’XNA per ottenere la produzione della corrispondente catena di aminoacidi.

Quando infine si fosse progettata la proteina con la successione di aminoacidi e la sua forma finale, bisognerebbe trovare come farla ripiegare nel modo giusto (problema del folding), infatti se si volesse essere certi che una proteina da 100 aminoacidi giunga casualmente al ripiegamento giusto sarebbe di gran lunga insufficiente l’età dell’universo, come spiegato nell’articolo di Michele ForastiereLa complessità fondamentale della vita“:

Se la proteina dovesse raggiungere la sua conformazione nativa – quella corrispondente al minimo globale di energia libera – mediante un’esplorazione casuale delle varie configurazioni realizzabili, ognuna delle quali avvenisse in un tempo dell’ordine del picosecondo (10–12 secondi), ci vorrebbero più o meno 100,95 N – 13 secondi per raggiungere lo scopo. Nel caso di una piccola proteina formata da 100 residui (quindi con N = 100), il tempo richiesto sarebbe dell’ordine di 1082 secondi, più o meno 1065  volte l’età dell’Universo!

.

La sintesi di nuove proteine utili è dunque un traguardo al momento non raggiungibile e le dichiarazioni che hanno accompagnato la realizzazione dell’XNA sono state come di consueto amplificate per attirare l’attenzione.

Ma c’è chi si è spinto oltre, il prof. Edoardo Boncinelli su Repubblica ha infatti dichiarato quanto segue:

E’ un ‘tipo’ di vita totalmente nuova – ha spiegato il genetista Edoardo Boncinelli, dell’università Vita e Salute di Milano – che finora non c’era. Si tratta di un lavoro molto rivoluzionario in quanto è la dimostrazione che la vita può essere diversa anche da quella che è stata sin dall’inizio, da 4 miliardi di anni”

.

Spiacenti prof. Boncinelli, ma non si tratta di un tipo di vita nuova, né tanto meno “totalmente nuova”, si tratta del solito batterio E. coli in cui sono state inserite delle basi in posizioni che non vengono lette, quindi in cui non servono a niente. La cosa è confermata poco prima nello stesso articolo di Repubblica:

 finora le nuove lettere sono state inserite in parti del Dna che vengono ignorate.

Il prossimo passo delle ricerche sarà quello di inserire le nuove basi anche in sezioni di Dna importanti, ossia tratti che vengono utilizzati dalla cellula come ‘libretto di istruzioni’ per creare nuove proteine. 

Sarebbe come dire che se  mi vendono un software con dei passi di programma modificati ma che non servono a niente perché non vengono letti, il venditore ha il diritto di dire che si tratta di un tipo di computer “totalmente nuovo”, che “finora non c’era”. Questa si chiamerebbe frode commerciale.

Ancora una volta quello che sarebbe stato importante dire non viene detto. La sintesi del DNA sintetico con due nuove basi ci pone di fonte a delle immense difficoltà per giungere ai passaggi successivi, difficoltà che si potranno superare solo con immensi sforzi tecnologici: è tutto questo compatibile con le attuali spiegazioni sull’origine della vita?

Se veramente i meccanismi neodarwiniani sono quelli che spiegano l’evoluzione si potranno testare nuove proteine generate a caso con tutte i loro possibili ripiegamenti e vedere finalmente realizzarsi l’evoluzione davanti ai nostri occhi.

Ovviamente si tratta di un’impresa destinata al fallimento, e questo i ricercatori lo sanno bene, tanto che su un insospettabile articolo del National Geographic dell’Aprile 2012, intitolato “Synthetic DNA Created, Evolves on Its Own“, si può leggere quanto segue:

XNA Could Demystify Origins of Life?

All of XNA’S actions are “completely controlled by experimentalists—it’s 100 percent unnatural,” study co-author Chaput noted. 

But such control means that scientists can “use [XNA] to ask very basic questions in biology,” such as about the origins of life, Chaput said.For instance, “it’s possible that life didn’t begin with DNA and proteins like we see today—it may have begun with something much, much simpler,” he said.

A scientist could potentially evolve XNA to discover various functions that would have been important for early life. Overall, he said, the new discovery is “pretty cool—and very powerful.”

.

Il nuovo DNA è sintetico, questo è il dato che balza agli occhi dei ricercatori interpellati, i quali consapevoli dell’impossibilità che esso possa essere ottenuto con un meccanismo neodarwiniano, rispondono che la vita potrebbe essere cominciata con qualcosa di più semplice. Già, ma cosa?

Ecco dunque quale sarebbe stato il vero titolo: la realizzazione di basi artificiali del DNA pone di fronte alla necessità di ripensare profondamente l’origine della vita e l’evoluzione.

.

.

.

.

 

Share.

About Author

Laureato in Biologia e in Farmacia, docente di scienze naturali Nel 2011 ha pubblicato "Inchiesta sul darwinismo", nel 2016 "L'ultimo uomo" e nel 2020 "Il Quarto Dominio".

22 commenti

  1. Sul ripegamento delle proteine si stanno facendo grandi progressi: gente del ramo mi dice che ad oggi si può prevedere la configurazione di peptidi sintetici fino a 50 aminoacidi, che a quanto pare hanno già oggi delle applicazioni pratiche. Inoltre sostituire un paio di aminoacidi in modo mirato in una proteina esistente a quanto pare è cosa “di stra-routine”, parole sue. Forse siete eccessivamente pessimisti.

    (La cosa di Boncinelli invece è puro hype, sono d’accordo)

    • Buongiorno venkman,
      è vero che ci sono proteine che si ripiegano da sole nella giusta conformazione, come ad esempio l’insulina, ma ce ne sono anche molte altre che richiedono invece un preciso processo di folding guidato senza il quale sono inutilizzabili.
      Ma a parte questo, come evidenziato nell’articolo, resta la difficoltà di realizzare dei tRNA specifici per i nuovi aminoacidi, e quella di progettare delle proteine che non siano dei semplici polipeptidi per un determinato fine.
      Tutte cose in teoria fattibili, cosa affermata nella prima parte della risposta di Romesberg e da me evidenziato, ma al momento così lontane che il clamore e i toni con cui la notizia è stata diffusa restano giustificati solo da motivazioni pubblicitarie.
      E resta anche il fatto che tali difficoltà realizzative devono far riflettere sulle insoddisfacenti teorie sull’origine del primo essere vivente.

      • Ah, ma purtroppo qualunque articolo scientifico un po’ fuori dal comune sui giornali viene presentato come se dovesse portarci ad avere le astronavi l’anno prossimo… secondo me questa e’ una delle cause principali della disaffezione alla scienza, fra l’altro, perche’ la gente non e’ poi cosi’ scema e quando vede che anno dopo anno le astronavi non arrivano inizia a sentirsi presa in giro.

        Concordo che mettere le mani nella catena della sintesi delle proteine sia una cosa di complessita’ fantastica e del tutto al di la’ della nostra portata oggigiorno, ma mi sembra comunque un esperimento interessante. Gia’ soltanto il processo con cui si e’ riusciti a indurre questa sostituzione mirata generera’ altri cinque o sei paper, probabilmente, per motivi tangenziali.

        • “la gente non e’ poi cosi’ scema e quando vede che anno dopo anno le astronavi non arrivano inizia a sentirsi presa in giro.”

          Mah, magari fosse così.
          Da quanto tempo ci dobbiamo sorbire nei media la frase fatta “fra cinque anni ci sarà la cura per i tumori”? Solo per fare cassa con le offerte -puntuali- della gente. Idem per Telethon con le cure genetiche personalizzate e compagnia bella.
          Io la ricordo da decenni e sono sempre i famosi cinque anni, magari qualche rara volta vogliono fare i prudenti e ne dicono 10.
          Risultati zero, propaganda invece continua. Il trucco è semplice e sempre quello: la maggior parte della gente non ha memoria e quindi chi si ricorda dopo cinque anni che era stata detta quella frase? In più *vuole* credere agli annunci perché sarebbe bello e scattano i meccanismi di rimozione della realtà.
          E si riinizia il nuovo ciclo dei cinque anni.

          La stessa cosa della parolina “riforme” della politica… Sarà dalla nascita del voto che ogni politico parla sempre di riforme… qualcuno le ha mai viste?
          Eppur funziona.

          • Infatti ricordo perfettamente la pubblicità “sconfitto il cancro nel 19.., sta a te decidere le ultime due cifre”, che imperversava su giornali, cartelloni e autobus. Naturalmente per sconfiggerlo occorreva versare un contributo all’associazione del solito noto luminare che qui non nomino perché tanto è chiaro a tutti di chi si tratti. Poiché le cifre indefinite erano due, eravamo almeno negli anni ottanta; in questo trentennio quante persone saranno morte di cancro? Ora, è chiaro che sconfiggere il cancro (tutte le forme poi? definitivamente?) è tutt’altro che una bazzecola, è solo normale che non ci si sia ancora riusciti; ma appunto per questo quella pubblicità era ingannevole e induceva illusioni destinate a essere tremendamente smentite, altro che il milione di posti di lavoro promessi da un certo politico. Ma mai nessuno che lo abbia fatto notare. Un re del politically correct è sempre dalla parte del giusto.

          • Mi sono ricordato meglio: era “nel 199.” se non sbaglio. Quindi non trenta ma venti anni sono trascorsi. Ma il discorso non cambia di molto.

    • Christian Parolini on

      Buongiorno Piero ed ottima segnalazione.

      E’ difficile dire se in un futuro più o meno lontano si possa arrivare a progettare artificialmente un DNA sintetico o cose simili; la cosa (come già è per gli OGM) mi preoccupa non poco: nella scienza sperimentale l’imprevisto (il risultato inaspettato) è all’ordine del giorno, e più il sistema diventa complesso (es.: gli organismi viventi) più diminuisce il grado di previsione.

      Diventa difficile prevedere eventuali effetti collaterali generati dalla manipolazione genetica, soprattutto a lunga distanza: tutto il fenotipo dovrebbe “riassestarsi” a seguito della modifica del genotipo ed inoltre l’equilibrio dell’ecosistema in cui verrebbe inserito l’organismo transgenico verrebbe anch’esso modificato con esiti potenzialmente dannosi (già capitano cose simili).

      A confronto, un composto chimico dannoso sarebbe “meno nocivo”: una volta che ha reagito, questo cesserebbe la sua attività; un OGM difettoso invece potrebbe riprodursi con suoi simili transgenici o con individui (sempre della stessa specie) ma non modificati, andando a contaminare il DNA originario.

      Se poi si considera che il motore principale di tutto ciò è il profitto e/o la gloria personale di qualcuno, le mie perplessità aumentano…

      • Ciao!
        Partendo dal presupposto che, con una oculata gestione agricola/produttiva, gia’ oggi ADESSO sarebbe possibile, DA SUBITO, dar da mangiare a tutta la popolazione mondiale.
        Non dimentichiamo che noi UE PAGHIAMO, attraverso la Politica Agricola Comunitaria, per non far crollare il prezzo delle merci agricole, l’ennesima distorsione della realta’ causata dalla UE. In altre parole, siamo in crisi economica, non ci sono soldi, ma buttiamo soldi nel cesso per alzare artificialmente, medisante distruzione o controllo occhiuto sulla produzione, il prezzo degli alimentari. E poi introduciamo prodotti stranieri (sulla cui produzione credo che nessuno possa e voglia metterci mano sul fuoco) pagandoli, sotto spinte buoniste, molto piu’ di quanto valgono, sottraendoli tra l’altro alle popolazioni d’origine.
        A dire la verita’, io in linea di principio non sono affatto contrario agli OGM, anche perche’ da millenni l’Uomo incrocia specie allo scopo di migliorarne la produzione.
        E non dimentichiamo che da 50 anni mangiamo grano (e i suoi derivati) creato irradiando con Cesio radioattivo le sementi originarie, la famosa varieta’ Creso.

  2. Che poi va bene tutto, ma per favore che la piantino di farli passare come esperimenti utili a trovare cure terapeutiche per il bene dell’umanità…………..che grandissima caz….ta

  3. Christian Parolini on

    Ciao Enzo,

    il riferimento all’articolo di Michele Forastiere circa le probabilità casuali del ripiegamento spontaneo delle proteine è l’ennesimo e giusto dubbio sul meccanismo “casuale” dell’abiogenesi e sul come alcuni neodarwinisti possano dire che ormai si è capito quasi tutto sull’argomento.

    • E infatti Christian, continuando a non tener conto di quelle considerazioni ci si imbarca in imprese che promettono troppo facilmente traguardi difficilissimi.

  4. Alessandro Giuliani on

    Io non ne posso veramente più, una ricerca assolutamente inutile, che alla fine dei giochi ci dice l’ovvietà che la distorsione indotta da una coppia di nucleotidi ‘anomali’ non disturba più di tanto la duplicazione di una molecola di DNA che di nucleotidi ne ha nell’ordine del miliardo .. viene pompata come ‘l’inizio della vita artificiale’.
    E’ folle, è la fine della scienza come attività ragionevole per passare a pura pubblicità (quanto piace di questi tempi dare addosso alla ‘naturalità della vita’). Una cosa che qualsiasi studente del primo anno di biologia capirebbe, peggio ancora della vecchia (qualche anno fa) bolla mediatica di Venter…

    E’ l’orrore puro per chi ama la scienza, una giornata tristissima…
    Grazie Enzo per aver avuto lo stomaco di parlarne, io quando l’ho saputo sono solo riuscito ad arrabbiarmi..

    • Ciao Alessandro,
      ci speravo proprio in un tuo commento perché nessuno più di te in quanto ricercatore di grande esperienza avrebbe potuto dare un parere tecnico valido.
      Mentre scrivevo l’articolo ho avuto anche il timore di essere troppo severo verso questa ricerca, adesso con la conferma tua e quella di Carlo Petrini, responsabile dell’Unità di bioetica dell’Istituto superiore di sanità (che immagino tu conosca) segnalato da Piero su Tempi, ho la conferma di quanto pensavo.

    • Beh, ma quelle basi extra sono state *copiate*. A me non pare proprio una cosa da poco. Sappiamo cosi’ tanto del processo di copia che una cosa del genere non ci puo’ dare ulteriori informazioni interessanti? mi parrebbe strano.

  5. Sul Corriere della Sera un’interessante intervista a Diego di Bernardo, direttore del laboratorio di Sistemi biologici e genomica funzionale dell’Istituto Tigem di Napoli.
    Di Bernardo sostiene che con queste tecnologie si potrà risparmiare sui biocarburanti:
    “«Oggi se induciamo un batterio a produrre una sostanza utile per noi, per esempio un biocarburante, dobbiamo alterare gli equilibri biologici del batterio, interferendo con il suo metabolismo e rallentando il suo ciclo riproduttivo, e ciò comporta quindi un basso rendimento nella fabbricazione della proteina che ci interessa. Se invece potessimo aggiungere basi nuove al Dna non dovremmo “sottrarre” funzioni al Dna nativo, che potrebbe quindi continuare a svolgere tutti i suoi compiti come prima, e quindi otterremmo una maggiore produzione della sostanza che ci interessa, mantenendo anche una maggior tasso di replicazione del nostro batterio».”
    Ma se dobbiamo fornire degli aminoacidi sintetici (che vanno fabbricati) con del tRNA sintetico (che va prodotto), siamo sicuri che si va a risparmiare?

    “«Se potessimo modificare, per esempio, un microorganismo, insegnandogli a riconoscere una determinata proteina espressa solo dalle cellule di un certo tumore, potremmo poi iniettarlo nell’organismo e aspettarci che distrugga solo le cellule tumorali e non quelle sane».”
    Ma questo potremmo farlo altrettanto bene se riuscissimo a realizzare una molecola che attacca solo la proteina tumorale (come accade con gli antibiotici e il peptidoglicano dei batteri), senza che a farlo sia un batterio ingengerizzato.

    Speriamo che non siano queste le linee di ricerca si cui vanno i soldi di Telethon di cui la soc. Tigem è un prodotto.

  6. Nell’articolo viene precisato il fatto che non è stato riprodotto un tRNA adatto per queste nuove triplette. Ma allora come è stata possibile la riproduzione?

    • Buonasera sfgianluca,
      quella che si è realizzata è stata la duplicazione del DNA, mentre il tRNA servirebbe per la sintesi proteica.
      Quello che quindi non si può ancora fare è la produzione di proteine con l’XNA, cioè non ci si può fare ancora niente.

  7. E’ la prima volta che scrivo, ma questo argomento mi interessa da vicino. Tra le cose tristi di questo genere di divulgazione c’è il solito accento del bisogno di introdurre qualcosa di esogeno per produrre un servizio o un bene a cui il corredo naturale non abbia pensato o di cui sia deficitario. il fatto che passi il messaggio che per ottenere nuove proteine servano nuovi codoni risponde piuttosto all’inadeguatezza dell ‘odierna ricerca nello spiegare come, a fronte di codoni ridondanti , gli aa vengano preferenzialmente indicati sempre dalla stessa manciata di combinazioni. e le altre? se esiste già un esubero di codoni di cui non conosciamo chiaramente la funzione o la ratio nella scelta della tripletta vincente.. cosa pensiamo di ottenere aggiungendo altre variabili? (oltre all’H index di chi lo pubblica?). questo il mio punto di vista da genetista microbica. volevo anche aggiungere che non esistono regioni mute nel cromosoma. non esiste Junk DNA. esiste solo un nostro limite nel comprendere ancora l’uso di queste regioni, quasi certamente regolative. un saluto, in particolare ad Alessandro G.

    • Buonasera Virginia e benvenuta,
      il suo commento coglie un aspetto importante e che ancora non era stato affrontato, un punto che supporta ulteriormente quanto emerso sinora.
      Grazie davvero per il suo intervento reso ancor più prezioso dalla specifica competenza professionale.

      Un saluto
      Enzo Pennetta

  8. Pingback: DNA sintetico: funziona benissimo • Altrogiornale.org