16.14: Biologia Sintética

A biologia sintética é uma ciência interdisciplinar que envolve o uso de princípios de disciplinas como engenharia, biologia molecular, biologia celular e biologia de sistemas. Envolve a remodelação de organismos existentes a partir da natureza ou a construção de organismos sintéticos completamente novos para aplicações como produção de proteínas ou enzimas, biorremediação, produção de macromoléculas de valor agregado e adição de características desejáveis às culturas, para citar alguns.

Arroz dourado

O arroz dourado é uma planta de arroz geneticamente modificada que produz grãos ricos em β-caroteno – um precursor da vitamina A. As plantas de arroz possuem inerentemente a capacidade de produzir β-caroteno. No entanto, a produção ocorre apenas nas folhas, pois partes do caminho de produção são desativadas no grão. A inserção de três genes que codificam enzimas – fitoeno sintase, fitoeno dessaturase e licopeno β-ciclase no genoma de plantas de arroz desencadeia a produção de β-caroteno em grãos de arroz.

Genoma e organismo artificiais

A construção de genomas sintéticos completamente novos é relativamente mais complexa do que a remodelação do genoma, e vários esforços foram feitos ao longo dos anos para desenvolver essa metodologia gradualmente. No ano de 2002, o primeiro genoma viral artificial para o poliovírus foi sintetizado. No entanto, o principal avanço foi a síntese de um genoma bacteriano sintético de Mycoplasma genitalium em 2008. M.genitalium foi selecionado como o organismo de escolha para o desenvolvimento desta metodologia porque tinha um dos menores genomas com cerca de 485 genes codificados em ~ 6.000.000 pb de DNA. ~ 100 desses genes não eram essenciais e, portanto, foram eliminados para criar um genoma sintético mínimo.

Usando a metodologia desenvolvida, esses pesquisadores deram um passo à frente e criaram um organismo unicelular sintético. A sequência do genoma para este organismo sintético foi originada de Mycoplasma mycoides. Embora o tamanho do genoma de M. mycoides é maior que M.genitalium, foi escolhido para este experimento devido à sua taxa de crescimento mais rápida.

A síntese parcial do genoma de uma levedura Saccharomyces cerevisiae no ano de 2017 é a mais recente adição à lista de genomas sintetizados artificialmente, e os pesquisadores estão atualmente tentando sintetizar genomas de linhagens celulares humanas e genomas de outras plantas e animais. Embora a biologia sintética tenha inúmeros benefícios, existem várias preocupações éticas em torno dela, incluindo a utilização para o desenvolvimento de armas biológicas.