Biologia de los microorganismos (565)

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I N G E N I E R Í A G E N É T I C A Y B I O T E C N O L O G Í A 365
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de lactosa que se encuentra de forma natural en este microor-
ganismo. El gen diana, lacZ, codifica esta enzima. En la oscu-
ridad, el gen lacZ se expresa y se produce �-galactosidasa. La 
enzima escinde el análogo de la lactosa Xgal (Sección 11.6), que 
está presente en el medio de cultivo, para que libere galactosa y 
un colorante oscuro. Bajo la luz, el gen lacZ no se expresa, no se 
produce �-galactosidasa, y por tanto no se libera el colorante. 
El contraste de la fotogragía está controlado por la cantidad de 
luz que reciben las células, lo cual depende de la naturaleza de 
la máscara empleada (Figura 11.35c).
Aunque las células «sintéticas» de M. capricolum no eran 
células cuyos componentes (citoplasma, membranas, ribo-
somas y otros similares) se hicieran desde cero, y los cul-
tivos de E. coli nunca remplazarán la fotograf ía digital, el 
conocimiento adquirido en cada caso al ensamblar las par-
tes necesarias mediante la biología sintética, nos ayuda a ir 
comprendiendo cómo funcionan in vivo los componentes 
obtenidos por ingeniería genética. Esto a su vez permitirá 
aumentar la complejidad de la biología sintética y puede que 
algún día contribuya la aplicación de esta ciencia para solu-
cionar problemas urgentes de la medicina, de la agricultura 
y del ambiente.
MINIRREVISIÓN
 ¿Qué es una bioparte (biobricks en inglés)?
 ¿Cómo se modificó Escherichia coli para producir una 
fotografía?
cuya transcripción pudiera activarse y desactivarse para pro-
ducir el pigmento oscuro (Figura 11.35a). El detector de luz es 
una proteína de fusión, cuya parte exterior es la parte detectora 
de luz del fitocromo procedente de la cianobacteria Synecho-
cystis. Esta necesita la ficocianobilina (un pigmento accesorio 
de las cianobacterias que absorbe la luz,  Sección 13.2), que 
no produce E. coli; de ahí la necesidad de instalar la ruta para la 
producción de este pigmento.
La parte interior del detector de luz es el dominio transmi-
sor de señales de la proteína sensora EnvZ procedente de E. coli. 
Dicha proteína forma parte de un sistema regulador binario en 
el que el otro componente es la proteína de unión del DNA lla-
mada OmpR (  Sección 7.7). Generalmente, EnvZ activa la 
proteína OmpR que, a su vez, activa los genes diana uniéndose 
al promotor. En el caso que nos ocupa, la proteína híbrida se 
diseñó para activar la proteína OmpR en la oscuridad, pero no 
bajo la luz. Esto se debe a que la fosforilación de OmpR es nece-
saria para la activación, y la luz roja hace que la proteína sen-
sora entre en un estado en el que se inhibe la fosforilación. Por 
consiguiente, el gen diana se desactiva bajo la luz y se activa en 
la oscuridad. Cuando se coloca una máscara sobre la placa Petri 
que contiene césped de células de E. coli modificada genética-
mente (Figura 11.35b), las células que están en la oscuridad pro-
ducen un pigmento que no producen las células que están en la 
parte expuesta a la luz. De esta manera se «revela» una «foto-
graf ía» de la imagen de la máscara (Figura 11.35c).
El pigmento producido por las células de E. coli está ocasio-
nado por la actividad de la �-galactosidasa, enzima degradadora 
 Las enzimas de restricción reconocen secuencias 
cortas específicas en el DNA y hacen cortes en él. Los 
productos de la digestión con enzimas de restricción se 
pueden separar mediante electroforesis en gel.
 Las secuencias complementarias de ácidos 
nucleicos se pueden detectar por hibridación. Se hibridan 
sondas, formadas por DNA o RNA monocatenarios y 
marcadas con radiactividad o un pigmento fluorescente, 
con secuencias de DNA o RNA.
 La reacción en cadena de la polimerasa es un 
método para amplificar el DNA in vitro que utiliza DNA 
polimerasas termoestables. El DNA se desnaturaliza en 
dos cadenas sencillas mediante calor, y cada una de estas 
cadenas es copiada por la polimerasa. Después de cada 
ciclo, el DNA recién formado es desnaturalizado y empieza 
un nuevo ciclo de copia. Al final de cada ciclo la cantidad 
de DNA diana se ha duplicado.
 El aislamiento de un gen o una región específicos 
de un cromosoma mediante clonación molecular se realiza 
usando un plásmido o un virus como vector de clonación. 
Las enzimas de restricción y la DNA ligasa se utilizan in 
vitro para producir una quimera de DNA formada por 
DNA de dos o más procedencias. Una vez introducido en el 
hospedador adecuado, el DNA clonado puede producirse 
en gran cantidad bajo el control del vector de clonación. 
La identificación de los genes clonados se realiza mediante 
varias técnicas moleculares.
 Las moléculas sintéticas de DNA de la secuencia 
deseada se pueden sintetizar in vitro y utilizarse para 
construir directamente un gen mutante o para cambiar 
pares de bases específicos en el interior de un gen por 
mutagénesis dirigida. Además, los genes se pueden alterar 
insertando fragmentos de DNA, llamados casetes, en su 
interior, lo que genera mutantes desactivados.
 Los genes reporteros son genes cuyos productos, 
como la �-galactosidasa o la GFP, son fáciles de ensayar 
o de detectar. Se utilizan para simplificar los análisis
genéticos y aumentar su velocidad. En las fusiones génicas
se empalman segmentos de dos genes diferentes, uno de los
cuales es generalmente un gen reportero.
 Los plásmidos son vectores de clonación útiles 
porque son fáciles de aislar y purificar, y a menudo se 
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