El rediseño del alfabeto de proteínas en bacterias mediante inteligencia artificial podría abrir nuevas vías para construir organismos sintéticos.
Publicado en: Nature noticias | 30 de abril de 2026
Por Elie Dolgin
Toda la vida en la Tierra depende del mismo alfabeto molecular: 20 aminoácidos que las células unen en diferentes secuencias para formar proteínas. Pero ahora, los científicos han modificado genéticamente bacterias para que realicen una parte esencial de su maquinaria celular con tan solo 19 de esos aminoácidos, una hazaña comparable a reescribir un acto de una obra de Shakespeare sin una letra común como la ‘R’, manteniendo el texto inteligible. El trabajo se publica hoy en Science1 .
“Es muy emocionante que sea posible”, afirma Julius Fredens, biólogo sintético de la Universidad Nacional de Singapur que no participó en la investigación.
Según los autores, este trabajo ofrece un modelo para diseñar células con capacidades que van más allá de las que se encuentran en la naturaleza, al tiempo que insinúa un pasado más simple en el que la vida primitiva dependía de un conjunto más limitado de componentes básicos.
Reduciendo el guion
Los investigadores llevan mucho tiempo intentando reescribir el código genético de la vida, tanto para ampliar las capacidades celulares como para explorar las reglas básicas de la vida. Por ejemplo, las/os científicas/os han simplificado el ADN eliminando secuencias que codifican el mismo aminoácido que otras. Sin embargo, la mayoría de las/os investigadores han dejado intactos los 20 aminoácidos «canónicos», ya que incluso pequeños cambios en la secuencia de aminoácidos de una proteína tienden a alterar su función.
El reto de sustraer una letra del vocabulario de las proteínas intrigó a Harris Wang, aunque sus primeros intentos no tuvieron éxito. Wang, biólogo sintético de la Universidad de Columbia en Nueva York, intentó inicialmente simplemente intercambiar un aminoácido —la isoleucina— por otros que diferían ligeramente en tamaño y forma, pero menos de la mitad de sus proteínas modificadas conservaron su funcionalidad.
Wang dejó el proyecto aparcado durante algunos años, hasta que una nueva generación de herramientas de inteligencia artificial empezó a cambiar las posibilidades. Sistemas como AlphaFold pueden predecir la estructura tridimensional de una proteína, y diversos modelos de lenguaje de proteínas ahora pueden sugerir secuencias de aminoácidos completamente nuevas que se pliegan y funcionan correctamente. Fundamentalmente para Wang, estas herramientas podrían señalar maneras poco intuitivas de reemplazar la isoleucina sin perjudicar el rendimiento de la proteína.
Sin embargo, modificar las más de 4.000 proteínas de la bacteria Escherichia coli parecía un reto demasiado abrumador. En su lugar, Wang optó por un objetivo más específico, aunque igualmente ambicioso: el ribosoma.
Demostrar el principio
El ribosoma —un complejo formado por más de 50 proteínas y ARN catalítico— es fundamental para la célula, ya que traduce las instrucciones genéticas en proteínas. Si un sistema tan crucial pudiera funcionar sin isoleucina, razonó Wang, el mismo enfoque podría aplicarse al resto del proteoma.
Wang colaboró con los biólogos computacionales Sergey Ovchinnikov y Simon Kozlov del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge. El equipo utilizó modelos de IA basados en la evolución y la estructura de las proteínas para proponer sustituciones de isoleucina. Los investigadores validaron experimentalmente los diseños predichos, modificando genéticamente bacterias para producir las proteínas alteradas y comprobando el crecimiento celular. Repitieron el ciclo según fue necesario hasta obtener una versión funcional, sin isoleucina, de cada proteína ribosómica.
La mayoría de las proteínas se adaptaron bien a este proceso de diseño y prueba guiado por IA. Sin embargo, algunas requirieron un trabajo manual intensivo en el laboratorio. Esta combinación de métodos necesarios pone de manifiesto tanto el potencial como las limitaciones de la ingeniería de proteínas impulsada por IA, señala Kozlov. «Aún no hemos resuelto la biología con IA», afirma. Pero en comparación con lo que era posible antes, «esto representa una aceleración espectacular».
Vivir con menos
Finalmente, el equipo logró reemplazar con éxito las 382 isoleucinas presentes en los diversos componentes proteicos del ribosoma. Los autores generaron una bacteria E. coli que contenía un subconjunto de estas proteínas modificadas. Dicha célula creció de forma vigorosa, con solo una ligera disminución en comparación con las células no modificadas, y se mantuvo genéticamente estable durante más de 450 generaciones.
“Es una hazaña impresionante”, afirma Kaihang Wang, biólogo sintético del Instituto Tecnológico de California en Pasadena, quien no participó en la investigación. Sin embargo, añade: “Es solo el primer paso de un largo camino” hacia la creación de una célula completa que funcione con el mismo alfabeto de 19 aminoácidos. Alcanzar ese hito ampliaría los límites de la química biológica y abriría la puerta a nuevos tipos de organismos sintéticos, concluye.
Los rápidos avances tecnológicos deberían contribuir a acelerar el progreso hacia ese objetivo. Sin embargo, como señala Wang, del Caltech, en un comentario adjunto publicado en Science², alcanzarlo probablemente seguirá requiriendo una combinación de diseño computacional avanzado e ingenio humano. «La IA es tremendamente poderosa», afirma. «Pero la intervención humana sigue siendo fundamental, al menos por ahora».
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-026-01396-w
Referencias
- Liu, L. et al. Science 392, eaeb5171 (2026).Artículo Google Académico
- Sanfiorenzo, C. and Wang, K. Science 392, 467–468 (2026).Artículo Google Académico
