Biologia de los microorganismos-1068 (443)

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G E N Ó M I C A M I C R O B I A N A 211
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liquid chromatography), la muestra se disuelve en un líquido 
adecuado y se fuerza a pasar, mediante presión, por una columna 
empaquetada con un material que constituye la fase estaciona-
ria, que separa las proteínas por variaciones en sus propiedades 
químicas, como el tamaño, la carga iónica o la hidrofobicidad. 
A medida que la mezcla se desplaza por la columna, se va sepa-
rando por interacción de las proteínas con la fase estacionaria. 
Las fracciones se recogen a la salida de la columna. Las proteí-
nas de cada fracción se digieren con proteasas y los péptidos se 
identifican por espectrometría de masas.
Genómica y proteómica comparativas
A pesar de que a menudo la proteómica requiere una experi-
mentación intensa, la informática también puede resultar muy 
útil. Una vez obtenida la secuencia del genoma de un orga-
nismo, se puede comparar con la de otros organismos para loca-
lizar genes similares a los que ya se conocen. La secuencia que 
es más importante en este caso es la secuencia de aminoácidos 
de las proteínas codificadas. Puesto que el código genético es 
degenerado ( Sección 4.11), las diferencias en la secuencia 
del DNA no necesariamente conllevan diferencias en la secuen-
cia de aminoácidos. 
Las proteínas con más del 50 % de identidad de secuencia a 
menudo tienen funciones similares. Las proteínas con una iden-
tidad superior al 70 % es casi seguro que tienen funciones simi-
lares. Muchas proteínas están formadas por diferentes módulos 
estructurales, llamados dominios proteicos, cada uno de ellos 
con funciones características. Estas regiones incluyen dominios 
de unión a metales, dominios de unión a nucleótidos o domi-
nios para determinadas clases de actividad enzimática, como 
helicasa o deshidrogenasa. La identificación de dominios de 
función conocida dentro de una proteína nos dice mucho de 
sus funciones, incluso en ausencia de la homología completa de 
secuencia. Por ejemplo, hay muchas proteínas que contienen 
como cofactor el metal zinc y a veces se encuentran en el sitio 
activo de enzimas o en dominios de unión al DNA. La Figura 6.21 
muestra la distribución de las proteínas que contienen zinc en 
los procariotas y en los eucariotas. Mientras que ambos grupos 
sintetizan muchas enzimas que contienen zinc, el uso de facto-
res de transcripción que contienen zinc es un rasgo predomi-
nantemente eucariota. 
La proteómica estructural se refiere a la determinación a lo 
largo de todo el proteoma de las estructuras tridimensiona-
les (3D) de las proteínas. Actualmente no es posible predecir 
directamente la estructura en 3D de las proteínas a partir de 
su secuencia de aminoácidos. Sin embargo, a menudo se puede 
modelar la estructura de una proteína desconocida si está dis-
ponible la estructura en 3D de una proteína cuya secuencia de 
aminoácidos coincida con ella en un 30 % o más. 
El acoplamiento de la proteómica con la genómica está dando 
pistas importantes sobre la relación entre la expresión génica 
y los estímulos ambientales en los diferentes organismos. Esta 
información aporta grandes ventajas a la investigación básica y 
puede tener aplicaciones en avances en medicina, en agricul-
tura y para la protección del ambiente. En todas estas áreas, el 
conocimiento de la conexión entre el genoma y el proteoma y 
de cómo se regula esta conexión puede ayudar a combatir las 
enfermedades y la contaminación, así como aportar beneficios 
importantes en la productividad agrícola.
las proteínas de Escherichia coli. En su primera dimensión (la 
dimensión horizontal de la Figura 6.20), las proteínas se sepa-
ran por diferencias en su punto isoeléctrico, el pH en el que la 
carga neta de cada proteína es cero. En la segunda dimensión, 
las proteínas son desnaturalizadas de modo que cada residuo de 
aminoácidos adquiere una carga fija. A continuación, las proteí-
nas se separan por tamaño (en gran parte igual que sucede con 
las moléculas de DNA; Sección 11.1).
En estudios en E. coli y algunos otros organismos, se han 
identificado cientos de proteínas separadas en geles 2D por 
medios bioquímicos o genéticos, y su presencia o ausencia 
se ha estudiado en diversas condiciones de crecimiento. Con 
los geles 2D se puede medir la abundancia de una proteína 
concreta y relacionarla con las condiciones ambientales. Un 
método para conectar una proteína desconocida con un gen 
concreto utilizando el sistema de geles 2D es eluir la proteína 
del gel y secuenciar un fragmento de ella, normalmente desde 
su extremo N-terminal. Alternativamente, las proteínas elui-
das pueden ser identificadas mediante una técnica llamada 
espectrometría de masas (Sección 6.9), normalmente tras una 
digestión preliminar para obtener un grupo característico de 
péptidos. La información sobre la secuencia que se obtiene 
con estas técnicas puede ser suficiente para identificar com-
pletamente la proteína. Por otra parte, a partir de los datos 
de secuencias parciales se pueden diseñar sondas de oligonu-
cleótidos o cebadores para localizar el gen que codifica la pro-
teína en el DNA genómico por hibridación o PCR. Después, 
tras la secuenciación del DNA se puede determinar la identi-
dad del gen.
Actualmente, la cromatograf ía líquida se usa cada vez más 
para separar mezclas de proteínas. En la cromatograf ía líquida 
de alta resolución o alta presión (HPLC, del inglés high pressure 
Figura 6.20 Electroforesis bidimensional en gel de poliacrilamida
de proteínas de Escherichia coli. Cada mancha del gel es una proteína 
diferente, marcada radiactivamente para permitir su visualización y la 
cuantificación. En la dirección horizontal las proteínas se separaron por 
isoelectroenfoque en condiciones desnaturalizantes y en la dirección vertical 
se separan por sus masas (M
r
, en kilodalton). Las proteínas más grandes
están en la parte superior del gel.
J
a
c
k
 P
a
rk
e
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160
Mr (kDa)
81
43
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pH
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