Inteligência artificial reescreve código da vida e cria bactéria com um aminoácido a menos

Em um avanço que desafia os fundamentos da biologia, pesquisadores utilizaram inteligência artificial generativa para criar uma cepa de bactéria que funciona com apenas 19 aminoácidos. O estudo, publicado na revista Science, demonstra que o código universal da vida é mais flexível do que se imaginava.

Um dos grandes mistérios da ciência é como a vida selecionou apenas 20 aminoácidos para construir as proteínas de todos os organismos. Esta nova pesquisa responde se seria possível para a vida se sustentar com um componente a menos em seu alfabeto bioquímico.

A equipe de cientistas projetou a Ec19, uma linhagem geneticamente modificada da bactéria E. coli que opera sem o aminoácido isoleucina. A nova cepa provou ser genomicamente estável e cresceu quase na mesma velocidade que as bactérias normais por mais de 450 gerações em laboratório.

Análises do genoma completo não encontraram evidências de que a Ec19 tentasse restaurar a isoleucina. Este resultado sugere que a nova forma de vida é robusta e autossustentável em seu novo formato reduzido.

Embora existam mais de 500 tipos de aminoácidos na natureza, a síntese de proteínas em quase todas as formas de vida utiliza exclusivamente o conjunto de 20. Alguns organismos utilizam 21 ou 22 aminoácidos, mas nenhum natural opera com menos de 20.

Cientistas especulam que, antes do último ancestral comum universal — o LUCA —, as primeiras formas de vida provavelmente usavam um conjunto menor de aminoácidos. Estudos computacionais anteriores sugeriam que de 9 a 12 aminoácidos poderiam ser suficientes para construir quase todas as proteínas conhecidas.

A isoleucina foi escolhida como candidata à remoção por ser quimicamente muito semelhante à valina. Inicialmente, a simples troca do componente funcionou em apenas 43% dos casos.

Isso levou os pesquisadores a buscar uma solução mais sofisticada com o uso de inteligência artificial. Modelos de aprendizado profundo como o AlphaFold2 tornaram-se cruciais para o redesenho das proteínas.

Conforme detalha o portal phys.org, a IA ajudou a selecionar as melhores substituições no contexto molecular. Com este auxílio, os cientistas redesenharam ribossomos capazes de produzir 52 proteínas livres de isoleucina.

Eles combinaram 21 dessas partes redesenhadas em uma única cepa de E. coli, batizada de Ec19. Os resultados provam que o código de 20 letras da vida não é um requisito absoluto para a sobrevivência.

De fato, é possível criar um organismo vivo que funcione com um alfabeto bioquímico reduzido. Os pesquisadores observaram que, à medida que a modelagem em escala genômica e a síntese de DNA avançam, será possível testar muitos outros genomas modificados.

Esta fronteira da biologia sintética permitirá a criação de células com características totalmente novas. O avanço expande significativamente os limites do que é considerado biologicamente possível.

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