Biologia de los microorganismos (551)

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358 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
El plásmido Ti y las plantas transgénicas
Mientras que el DNA recombinante puede ser transformado 
en las células vegetales por electroporación o por transfección 
(véase la Figura 11.28), el plásmido Ti de la bacteria fitopató-
gena gramnegativa Agrobacterium tumefaciens puede usarse 
para transferir DNA directamente a las células de algunas plan-
tas. Este plásmido es el responsable de la virulencia de A. tume-
faciens y contiene genes que movilizan el DNA para transferirlo 
a la planta, que contrae así la enfermedad denominada agalla 
de corona (en inglés crown gall) (  Sección 22.4). El segmento 
de DNA del plásmido Ti que se transfiere a la planta se llama 
T-DNA. Las secuencias de los extremos del T-DNA son esen-
ciales para la transferencia, y el DNA que se va a transferir debe
estar entre estos extremos.
Un sistema común de vector Ti que se ha utilizado para trans-
ferir genes a plantas es un sistema de dos plásmidos denomi-
nado vector binario, que consta de un vector de clonación y un 
plásmido auxiliar. El vector de clonación contiene los dos extre-
mos del T-DNA a cada lado de un sitio de clonación múltiple, 
dos orígenes de replicación, de modo que pueda replicarse en 
Escherichia coli (el hospedador para la clonación) y en A. tume-
faciens, y dos marcadores de resistencia a los antibióticos, uno 
para la selección en plantas y el otro para la selección en bacte-
rias. El DNA foráneo se inserta en el vector, que a continuación 
se transforma en E. coli y acto seguido se transfiere a A. tumefa-
ciens por conjugación (Figura 11.27).
Este vector de clonación no contiene los genes necesarios para 
transferir el T-DNA a una planta. No obstante, si se coloca en 
una célula de A. tumefaciens que contenga un plásmido auxiliar 
adecuado, se puede transferir el T-DNA a la planta. Este plás-
mido auxiliar «desarmado», llamado D-Ti, contiene la región de 
virulencia (vir) del plásmido Ti, pero carece del T-DNA. Tam-
poco tiene los genes que causan la enfermedad, pero aporta las 
funciones necesarias para transferir el T-DNA desde el vector 
de clonación. El DNA clonado y el marcador de resistencia a la 
kanamicina del vector pueden ser movilizados por el plásmido 
D-Ti y transferidos a una célula vegetal, donde penetran en el 
núcleo (Figura 11.27d). Tras su integración en un cromosoma 
vegetal, el DNA foráneo puede expresarse y conferir así nuevas 
propiedades a la planta.
El uso del plásmido Ti de A. tumefaciens ha permitido la 
obtención de plantas transgénicas. El sistema Ti funciona de 
forma satisfactoria en plantas latifolias (dicotiledóneas), entre 
ellas plantas de cultivo como el tomate, la patata, el tabaco, la 
soja, la alfalfa y el algodón. También se ha empleado para obte-
ner árboles transgénicos, como el nogal y el manzano. Aunque 
el uso de este plásmido no da buenos resultados en plantas de 
la familia de las gramíneas (monocotiledóneas, como el maíz), 
se han utilizado con éxito otros métodos de introducción del 
DNA, como la transfección por bombardeo de microproyecti-
les con un disparador de partículas (Figura 11.28).
Plantas resistentes a los insectos y a los herbicidas
Las principales áreas de investigación en la mejora genética 
de las plantas comprenden la resistencia a los herbicidas, a los 
insectos y a las enfermedades microbianas, así como la mejora 
de la calidad del producto. Hoy en día, las principales plantas de 
cultivo modificadas genéticamente (MG) son la soja, el maíz, el 
algodón y la colza. Casi todas la soja y colza MG sembradas son 
más factores de coagulación, y pueden tratarse fácilmente con 
factores de coagulación obtenidos microbiológicamente. Antes, 
estos pacientes recibían un tratamiento con extractos concen-
trados de factores de coagulación procedentes de mezclas de 
sangre humana, que en algunos casos estaban contaminadas 
con virus como el del VIH o el de la hepatitis C, por lo que los 
pacientes tenían un alto riesgo de contraer dichas enfermeda-
des. Los factores de coagulación recombinantes han eliminado 
este problema.
Algunas proteínas de mamíferos obtenidas mediante inge-
niería genética no son en realidad hormonas, sino enzimas 
(Tabla 11.2). Por ejemplo, la DNasa I humana, que se utiliza 
para tratar la acumulación de moco que contiene el DNA en los 
pulmones de pacientes con fibrosis quística. El moco se forma 
debido a que la fibrosis quística a menudo va acompañada de 
infección pulmonar por la bacteria Pseudomonas aeruginosa, 
que pone en peligro la vida del paciente. Las células bacteria-
nas forman biofilms (  Secciones 7.9 y 19.4) en los pulmo-
nes que dificultan el tratamiento farmacológico. El DNA se 
libera cuando se lisan las células bacterianas, y esto estimula 
la producción de moco, haciendo muy dif ícil la respiración. 
La DNasa digiere el DNA y la viscosidad del moco disminuye 
mucho. 
MINIRREVISIÓN
 ¿Qué ventajas da el uso de la ingeniería genética para producir 
insulina?
 ¿Cuáles son los principales problemas a la hora de producir 
proteínas en bacterias?
 Indique qué ventajas presenta el uso de una enzima en el 
tratamiento de infecciones bacterianas como las que afectan a 
pacientes de fibrosis quística.
11.13 Organismos transgénicos 
en agricultura y acuicultura
La mejora genética de plantas y animales por métodos tradicio-
nales de cría y selección tiene una larga historia, pero la tecnolo-
gía del DNA recombinante ha traído cambios revolucionarios. 
Aunque la ingeniería genética de organismos superiores no es 
en realidad microbiología, la mayor parte de la manipulación 
del DNA se realiza utilizando bacterias y sus plásmidos y genes 
(véase más adelante plantas resistentes a insectos y herbicidas) 
mucho antes de que los genes modificados se inserten final-
mente en la planta o en el animal. Por tanto, trataremos a con-
tinuación de la manipulación genética de plantas y animales 
centrándonos en la microbiología en la que se basa este proceso.
Debido a que las plantas y los animales modificados genéti-
camente contienen genes de otros organismos (llamados trans-
genes), se les considera organismos transgénicos. También se 
les llama organismos modificados genéticamente (OMG), 
aunque estrictamente hablando, el término modificado gené-
ticamente se refiere a los organismos cuya genética se ha 
modificado, contengan o no DNA foráneo. En esta sección des-
cribiremos cómo se insertan genes foráneos en el genoma de 
plantas y de peces y cómo pueden usarse los organismos trans-
génicos.
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