Diseñar la formación de patrones en bacterias
Identificar las redes de regulación genética (GRN) implicadas en el desarrollo es una tarea compleja. Las GNR son módulos de procesamiento de información presentes de forma natural en los organismos que controlan los procesos que acontecen durante el desarrollo. Para comprender la formación de patrones en eucariotas superiores, es esencial conocer cómo la información genética se traduce para inducir la diferenciación celular y producir diseños espaciales específicos. Se sabe que la producción de colores específicos es dependiente de las concentraciones de morfógenos, siendo un morfógeno una molécula de señalización. Por ejemplo, altas, medias o bajas concentraciones de un morfógeno corresponden a la activación de un gen responsable del bandeado azul, blanco o rojo. Los investigadores del proyecto «Synthetic gene regulatory networks for single-stripe gene expression» (SYNTHSTRIPE) sintetizaron redes de regulación genética para diseñar bandas y determinar las propiedades y la función de las GRN. En el pasado, los investigadores construían circuitos genéticos con comportamientos predefinidos yendo caso por caso. Para desarrollar redes de regulación genética con tres nodos, los socios del proyecto combinaros datos experimentales y datos de modelización por ordenador sobre perfiles de concentración de ARN mensajero para cada gen con el fin de determinar su función. Estos llevaron los conocimientos y las técnicas actuales a un siguiente nivel de desarrollo y diseñaron redes sintéticas de regulación genética responsables de la formación de bandas. Concretamente, estos desarrollaron un prototipo de una matriz de red flexible con la capacidad de construir diferentes topologías de red. En este caso, se desarrollaron cuatro redes con un control preventivo de la regulación genética incoherente. Los investigadores emplearon ARN polimerasa de los fagos T7 y SP6 como activadores y seleccionaron factores de transcripción bacterianos como represores. Además de controlar la formación de las bandas en estas GRN sintéticas, estos también lograron diseñar con éxito una red anti-bandeado. Los resultados del proyecto demostraron que el desarrollo de una red unificada de diseño espacial tras examinar de manera detallada mapas de relación genotipo-fenotipo es una estrategia más flexible y robusta que el diseño de redes de regulación genética caso por caso. Este método basado en la biología sintética podría arrojar luz sobre diferentes preguntas sin resolver sobre el genoma humano. Además, el conocimiento proporcionado por el trabajo del proyecto SYNTHSTRIPE debería tener una gran variedad de aplicaciones tanto en la biotecnología y en la protección del medio ambiente como en la biomedicina.
Palabras clave
Biología sintética, formación de bandas, red de regulación génica, morfógeno, expresión génica
