- Cientistas fizeram bactérias Escherichia coli funcionando com 19 aminoácidos, removendo a isoleucina dos componentes-chave da maquinaria celular (ribossomo).
- A bactéria apelidada de Ec19 manteve cerca de noventa por cento da capacidade de crescimento e permaneceu estável por mais de quinhentas gerações em laboratório.
- Para viabilizar as trocas, a equipe usou inteligência artificial, incluindo AlphaFold2 e modelos de linguagem de proteínas, para prever dobramentos e sugerir substituições viáveis.
- Em quarenta e três por cento das versões modificadas de 39 proteínas importantes, as proteínas continuaram funcionando; algumas substituições foram feitas por aminoácidos quimicamente diferentes do esperado.
- O estudo sugere que o alfabeto químico da vida pode não ser tão rígido; os pesquisadores miram avançar para uma célula completa com 19 aminoácidos e discutem implicações para biologia sintética e origem da vida.
A pesquisa mostra que a vida pode operar com menos de 20 aminoácidos. Cientistas modificaram bactérias para que parte essencial de sua maquinaria funcione sem a isoleucina, um aminoácido comum nas proteínas. O achado foi publicado na revista Science.
A equipe substituiu a isoleucina por outras opções químicas compatíveis com a função das proteínas. Em parte das proteínas estudadas, as trocas não atrapalharam o funcionamento, embora não seja possível retirar o aminoácido de todas as estruturas.
A experiência começou focando o ribossomo, a máquina celular que lê as instruções e produz proteínas. O objetivo era testar se o conjunto de enzimas poderia operar sem isoleucina, mantendo a célula viável.
Os experimentos e os resultados
Os pesquisadores enfrentaram o desafio de substituir isoleucina em 52 proteínas do ribossomo, com 382 moléculas do aminoácido em jogo. As tentativas iniciais mostraram que substituições por valina não eram suficientes.
A inteligência artificial foi acionada para prever dobramento de proteínas e sugerir substituições viáveis. Modelos de IA, incluindo AlphaFold2 e sistemas de linguagem de proteínas, orientaram as escolhas.
Com essa abordagem, as equipes criaram versões alteradas das proteínas e testaram a viabilidade. Algumas trocas isoladas tornaram-se úteis, mesmo com aminoácidos bastante diferentes entre si.
Ao final, houve a criação da bactéria Ec19, que funcionou com pouco menos de 90% da capacidade de crescimento. O organismo permaneceu estável por mais de 450 gerações em laboratório.
Implicações e próximos passos
O sequenciamento genético mostrou que as mudanças não foram revertidas espontaneamente, o que reforça a estabilidade do experimento até aqui. Ainda assim, a isoleucina permanece presente em outras proteínas.
Os autores destacam que este é o primeiro passo de uma exploração maior. A meta é construir uma célula completa com 19 aminoácidos e avaliar aplicações em biologia sintética e na produção de bioprodutos.
A pesquisa levanta questões sobre a origem da vida e a rigidez de um alfabeto químico universal. Estudos sugerem que, no passado, organismos primitivos poderiam operar com um conjunto menor de aminoácidos.
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