"Evolución acelerada" in vitro convierte a una enzima de ARN en otra de ADN

Científicos del Instituto de Investigación Scripps (SRI) han transformado con éxito una enzima de ARN (ribozima) en una enzima de ADN (desoxirribozima) a través de un proceso de evolución acelerada in vitro. La conversión molecular o transferencia tanto de la información genética como de la función catalítica entre estos dos sistemas genéticos diferentes, aunque en ambos casos basados en moléculas del tipo de los ácidos nucleicos, es exactamente lo que muchos científicos creen que ocurrió durante los primeros períodos de la existencia de la Tierra.

Esta “conversión evolutiva” nos aporta a día de hoy una instantánea del modo en que la vida, tal y como la entendemos, pudo haber evolucionado por primera vez a partir de una mezcla de moléculas primordiales de ARN (lo que algunos denominan el “mundo pre-ARN”) que dieron lugar a formas más complejas basada en ARN (o el “mundo ARN”) y finalmente en vida celular basada en ADN y proteínas. Los ácidos nucleicos son moléculas grandes y complejas que almacenan y transportan la información genética, pero que también funcionan como enzimas.

A pesar de que la transferencia de secuencias de información entre dos clases distintas de moléculas tipo ácido nucleico (por ejemplo entre ARN y ADN) es sencillo porque se basa en una correspondencia una a una de la doble hélice emparejada; transferir la función catalítica es significativamente más difícil ya que la función no puede transmitirse secuencialmente. El presente estudio demuestra que la “conversión evolutiva” de la enzima de ARN en una enzima de ADN con la misma función es posible, aunque para ello se deba, sin embargo, pasar a través de la adquisición de unas pocas mutaciones críticas.

Para el estudio, se convirtió una ribozima de ARN en su correspondiente desoxirribozima a través de evolución in vitro. Primero se preparó a la ribozima en forma de molécula de ADN con la misma secuencia de ARN pero con una actividad catalítica no detectable. Se programó un gran número de variaciones al azar para este ADN, y se llevaron a cabo ciclos repetidos de evolución in vitro. El resultado fue una desoxirribozima con un nivel de actividad catalítica aproximadamente similar al de la ribozima original.