Bacterias diseñadas para uso industrial
Hasta hace poco, la ingeniería genética de sistemas procariotas ha dependido del diseño tradicional que, sin embargo, es muy poco uniforme y consistente. Por tanto, existe un amplio consenso con respecto a la necesidad de desarrollar métodos robustos y predecibles que faciliten el diseño personalizado aunque estandarizado de bacterias modificadas genéticamente. Para tal fin, los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea ST-FLOW (Standardization and orthogonalization of the gene expression flow for robust engineering of NTN (new-to-nature) biological properties) estudiaron todos los pasos relacionados con este proceso de diseño, desde el ensamblaje de secuencias de ADN hasta la producción de bacterias modificadas genéticamente. Estos estaban especialmente interesados en el desarrollo y la modificación de cepas bacterianas específicas para la biocatálisis y la biodetección ambiental. Siguiendo un modelo abajo-arriba, el equipo ensambló bibliotecas de señales de expresión génica con sistemas de genes reporteros adecuados y reexaminaron ciertas lagunas existentes en el conocimiento del flujo de expresión génica. El consorcio diseñó plataformas coherentes de desarrollo de vectores para el ensamblaje físico/automatizado de secuencias de ADN. En este contexto, se desarrolló un flujo de trabajo de ensamblaje de ADN denominado ensamble modular con conectores dirigido por superposición (MODAL) para unir secuencias de ADN de distintas regiones funcionales. Los investigadores también prestaron especial atención a la identificación de motivos de ARNm que afectan a la degradación y a la traducción de transcriptos determinados así como a la cuantificación de la tasa de transcripción. Para tal fin, estos desarrollaron protocolos experimentales para estimar la tasa a la que la ARN polimerasa pasa a través de una posición promotora determinada, diseñando el proceso real dentro de una célula bacteriana. Finalmente, se desarrolló un nuevo método combinatorio para el diseño de lugares de corte de la proteasa dentro de una proteína de interés. Esto facilitaría el diseño de un interruptor proteómico capaz de modificar el régimen metabólico completo de la bacteria estudiada. Los resultados del estudio incluyeron una variedad de cepas bacterianas con nuevas propiedades como, por ejemplo, la capacidad para detectar arsénico. En conjunto, el proyecto ST-FLOW transformó un conjunto de características de la composición física de sistemas procariotas en una serie de propiedades funcionales predecibles. El conocimiento y los métodos proporcionados ayudarán a solventar las limitaciones genéticas de las bacterias naturales y a dotarlas de nuevas propiedades. Se espera que estos procariotas modificados genéticamente sean de gran utilidad como biosensores de pequeñas moléculas de importancia médica o como biosensores para detectar contaminantes ambientales en diferentes aplicaciones biotecnológicas relevantes.
Palabras clave
Bacteria, bioingeniería, ST-FLOW, vector, punto de corte de la proteasa
