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Las consecuencias no deseadas de ampliar el alfabeto genético

La creación en 2014 del primer organismo semisintético del mundo, incorporando dos letras artificiales del código genético en el ADN de la bacteria Escherichia coli, ha deparado consecuencias indeseadas.
Aquella modificación pretendía ilustrar la posibilidad de permitir a los organismos incorporar y replicar un par de bases artificial para la futura biosíntesis de nuevas proteínas. Pero ahora, en un nuevo estudio, los científicos han descubierto que ese par de bases artificial tiene una consecuencia no deseada en las células vivas: la fototoxicidad.
Los nuevos resultados muestran que el par de bases artificial hace que las células vivas sean más susceptibles a los daños de las dosis bajas de rayos solares y las bombillas fluorescentes estándar, lo que lleva a una disminución significativa en la supervivencia y el crecimiento celular.
El estudio, titulado "Las consecuencias no deseadas de ampliar el alfabeto genético", se publica en el Journal of the American Chemical Society por un equipo de investigadores dirigidos por Carlos E. Crespo-Hernández, de la Universidad Case Western Reserve.
"Hay una búsqueda actualmente en curso para modificar genéticamente las células y organismos vivos con diferentes propósitos --explicó Crespo-Hernández a Phys.org-- Nuestro trabajo claramente advierte a los científicos de que se debe tener cuidado cuando se hacen esfuerzos para ampliar el alfabeto genético, sobre todo si los organismos sintéticos pueden estar expuestos a la luz, un hecho que hasta ahora ha sido pasado por alto".
El par de bases artificial consiste en dos nucleósidos (que son nucleótidos sin un grupo de fosfato) llamado d5SICS y DNAM. Estos nucleósidos artificiales tienen diferentes estructuras químicas que los nucleósidos naturales, que están formados de adenina, guanina, timina, citosina y bases nitrogenadas. Debido a sus diferentes estructuras químicas, los nucleósidos naturales y artificiales absorben luz a diferentes longitudes de onda. Los nucleósidos artificiales absorben fuertemente la luz con longitudes de onda en el rango casi visible, o un poco menos de 400 nm. Por el contrario, los nucleósidos naturales absorben luz más fuertemente en las energías más altas, las que tienen longitudes de onda inferiores a 300 nm.
Ya que la iluminación habitual, tanto la luz solar que alcanza la superficie de la Tierra como las bombillas fluorescentes, contiene mucha más luz en la longitud de onda cerca a lo visible que en el rango ultravioleta de alta energía, recibimos significativamente mayor exposición a la luz con longitudes de onda casi visibles.
Para investigar cómo esta diferencia de absorción de la luz puede afectar a las células vivas, los investigadores en el nuevo estudio llevaron a cabo experimentos con células vivas de cáncer de piel humano (células de carcinoma epidermoide). Cuando se exponen a una dosis baja de luz casi visible, las células que no habían sido tratadas con los nucleósidos d5SICS artificiales no exhibieron cambios en la supervivencia celular.
Pero las células tratadas con el nucleósido artificial que fueron brevemente expuestas a la luz casi visible exhibieron una importante disminución de la proliferación celular, lo que indica que el nucleósido artificial fotosensibilizados a las células respecto a luz cercana al visible, lo que resulta en daños fotoquímicos.