Costruire un genoma “minimo” consente di comprendere la funzione dei singoli geni presenti in una cellula.
Nel genoma di JCVI-syn3.0, il ceppo di Mycoplasma ingegnerizzato nei laboratori del Craig Venter Institute di La Jolla, ci sono solo 473 geni (531 kb totali), cioè solo quelli essenziali a sostenere la forma più semplice di vita.
L’articolo è stato pubblicato sulla rivista Science il 25 Marzo e racconta anche come la 
progettazione del genoma “minimo” sia iniziata diversi anni fa quando i ricercatori del famoso istituto hanno ridotto il genoma di Mycoplasma mycoides a 901 geni, costruendo di fatto il primo ceppo JCVI, chiamato allora syn1.0.
Negli anni, il team ha sviluppato un nuovo e complesso metodo per ridurre ulteriormente il genoma eliminando altri 428 geni.
In dettaglio, le sequenze nucleotidiche dei geni originari sono state modificate e selezionate tramite l’inserimento di trasposoni: il gene era considerato essenziale se le funzioni cellulari cessavano a causa di questa manipolazione; diversamente, il gene era considerato non essenziale ed eliminato dal genoma. Procedendo gene per gene, gli autori hanno infine ridotto il genoma alla sua sequenza più semplice.
Una volta identificati i geni da trasferire, il metodo prevedeva un vero e proprio “trapianto” di genoma sintetico nella cellula ospite, costruito partendo da otto differenti segmenti genici.
I frammenti, sotto forma di cassette geniche, a loro volta, erano stati generati grazie a diversi step di amplificazione e clonaggio in Escherichia coli.
Le sequenze venivano così verificate e successivamente clonate in cellule di lievito per essere qui amplificate tramite la replicazione a cerchio rotante (RCA).
A questo punto il genoma era pronto per essere “trapiantato” nelle cellule di Mycoplasma capricolum riceventi.
In questo processo, le cellule che avevano ricevuto il genoma di M. capricolum sintetico venivano lasciate crescere su terreni selettivi, che permettevano di isolare solo le cellule contenenti JCVI-syn3.0.
JCVI-syn3.0, ad oggi il batterio con il genoma più piccolo di qualunque cellula in grado di replicarsi autonomamente in natura, si configura quindi non solo come un avanzamento importante nella cosiddetta genomica di sintesi, ma anche come una piattaforma estremamente versatile per indagare le fondamentali funzioni biologiche.
Chiaramente non bisogna dimenticare, come espresso anche dagli autori dell’esperimento, che le condizioni ambientali giocano un ruolo estremamente importante e un gene che può non essere essenziale in un determinato ambiente, può risultare fondamentale in condizioni di stress cellulari.
Per maggiori informazioni http://science.sciencemag.org/content/351/6280/aad6253
A cura di Simona Purrello