Biologia de los microorganismos (547)

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356 G E N Ó M I C A , G E N É T I C A Y V I R O L O G Í A
Los sistemas de fusión también pueden utilizarse para otras 
finalidades. Una de las ventajas de crear una proteína de fusión 
es que puede elegirse una proteína transportadora que contenga 
la codificación de la secuencia bacteriana para el péptido señal, 
un péptido abundante en aminoácidos hidrófobos que permite 
transportar la proteína a través de la membrana citoplasmática 
(  Sección 4.14). Esto posibilita el desarrollo de un sistema de 
expresión bacteriano que no solo sintetiza proteínas de mamí-
feros, sino que también la secreta. Si se emplean las cepas y los 
vectores correctos, la proteína deseada puede representar hasta 
el 40 % de las moléculas de proteína de una célula.
MINIRREVISIÓN
 ¿Cuál es la principal ventaja que presenta la clonación de 
genes de mamífero a partir del mRNA o mediante genes 
sintéticos, frente a la amplificación y clonación por PCR del 
gen nativo?
 ¿Cómo se produce una proteína de fusión?
11.12 La somatotropina y otras 
proteínas de los mamíferos
Una de las áreas de la biotecnología que produce más bene-
ficios económicos es la producción de proteínas humanas. 
Muchas proteínas de mamífero poseen un gran valor farmaco-
lógico, pero habitualmente están presentes en cantidades muy 
pequeñas en los tejidos normales y, por tanto, resulta extrema-
damente costoso purificarlas. Aun en el caso de que la proteína 
se pueda producir en cultivos celulares, esto resulta mucho más 
caro y dif ícil que realizar cultivos microbianos que puedan pro-
ducirla con un alto rendimiento. Por este motivo, la industria 
de la biotecnología ha desarrollado microorganismos modifica-
dos genéticamente para producir muchas proteínas de mamí-
fero diferentes.
Somatotropina
Aunque la insulina fue la primera proteína humana en ser pro-
ducida por bacterias, el procedimiento presentaba una serie de 
complicaciones inusuales porque la insulina etá formada por 
dos polipéptidos cortos unidos por enlaces de disulfuro. Un 
ejemplo más típico es la somatotropina (hormona del creci-
miento), en la cual nos centraremos aquí. 
La somatotropina está constituida por un único polipéptido 
codificado por un solo gen y la ausencia de esta hormona en 
el cuerpo causa enanismo hereditario. Dado que el gen de la 
somatotropina humano fue clonado y expresado en bacterias de 
forma satisfactoria, las niñas y niños que muestran un retraso 
en el crecimiento pueden tratarse con somatotropina humana 
recombinante. No obstante, el enanismo también puede estar 
causado por la falta de receptores de la somatotropina; en tal 
caso, la administración de somatotropina no tiene ningún 
efecto sobre el paciente. 
El gen de la somatotropina se clonó como DNA comple-
mentario (cDNA) a partir de mRNA, como se ha descrito en 
la Sección 11.11 (Figura 11.26). El cDNA se expresó luego en un 
vector de expresión bacteriano. El principal problema de pro-
ducir hormonas polipeptídicas relativamente cortas, como la 
utilizar un hospedador que produzca un exceso de chapero-
nas moleculares que ayuden a conseguir el plegado correcto 
(  Sección 4.14).
Fusión de proteínas para mejorar su purificación
La purificación de proteínas se puede simplificar si la proteína 
del gen clonado se fabrica como una proteína de fusión con una 
proteína portadora codificada por el vector. Para ello, se fusionan 
los dos genes para obtener una sola secuencia codificante, y entre 
ellos se inserta un segmento corto que sea reconocido y escindido 
por una proteasa producida comercialmente. Una vez realizadas 
la transcripción y la traducción, se forma una única proteína que 
se purifica por métodos diseñados para la proteína portadora. La 
proteína de fusión se separa entonces mediante la proteasa, que 
libera la proteína deseada de la proteína transportadora. Las pro-
teínas de fusión simplifican el proceso de purificación de la pro-
teína deseada porque se puede elegir la proteína transportadora 
que tenga las propiedades ideales para la purificación.
Existen algunos vectores de fusión para generar proteínas 
de fusión. La Figura 11.25 muestra un ejemplo de un vector de 
fusión que es también un vector de expresión. En este ejemplo, 
la proteína portadora es la proteína de unión de la maltosa de 
Escherichia coli, y la proteína de fusión se puede purificar fácil-
mente mediante métodos basados en su afinidad por la maltosa. 
Una vez purificada la proteína de fusión, se separan las dos por-
ciones mediante una proteasa específica. En algunos casos, la 
proteína deseada puede separarse de la proteína portadora por 
métodos químicos específicos, en vez de hacerlo mediante la 
acción de proteasas.
lacI
Ptac
RBS
malE
Codifica
el sitio de
corte de la
proteasa
MCS
lacZ′
Resistencia
a la ampicilina
Origen de
pBR322
Figura 11.25 Vector de expresión para fusiones. El gen que se va a
clonar se inserta en el sitio múltiple de clonación (MCS), de manera que quede 
en el mismo marco de lectura que el gen malE, que codifica la proteína de 
unión de la maltosa. Esta inserción desactiva el gen por el fragmento alfa de 
lacZ, que codifica la �-galactosidasa. El gen fusionado se encuentra bajo el 
control del promotor híbrido tac (Ptac) y un sitio de unión al ribosoma (RBS) 
de Escherichia coli. El plásmido también contiene el gen lacI, que codifica 
el represor lac. Por tanto, se debe añadir un inductor a las células con el fin 
de activar el promotor tac. El plásmido contiene un gen que confiere a su 
hospedador resistencia a la ampicilina. Este vector fue desarrollado por New 
England Biolabs.
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