Lecture 7 Flashcards
Moléculas bioactivas producidas por actinomicetos. Diversidad estructural: menú natural y “a la carta”
¿Qué son los compuestos bioactivos?
Sustancias que tienen un impacto biológico en organismos vivos, son de interés en la investigación biomédica, farmacéutica y en otras áreas relacionadas con la salud y la biotecnología.
¿Cómo se pueden obtener los compuestos bioactivos?
Pueden provenir de:
- Compuestos naturales: sustancias químicas que se encuentran en la naturaleza y que no han sido alteradas significativamente.
- Bioconversión: transformación de compuestos químicos mediante la acción de organismos vivos, para obtener productos con propiedades mejoradas o diferentes.
- Semi-síntesis: Implica la modificación de compuestos naturales utilizando procesos químicos para obtener derivados con propiedades mejoradas.
- Síntesis de Novo: Implica la creación completa de un compuesto desde cero, sin depender de precursores naturales.
¿Cómo se puede utilizar la ingeniería genética en bacterias para producir compuestos químicos novedosos con propiedades bioactivas?
La ingeniería genética en bacterias implica una combinación entre la modificación de combinaciones de genes y la flexibilidad enzimática. Esto permite que las enzimas modificadas interactúen con diferentes sustratos, catalizando así reacciones químicas con una variedad de moléculas. Al introducir cambios genéticos, se busca generar compuestos derivados de productos naturales (compuestos no naturales naturales), pero con modificaciones estructurales que les confieran propiedades únicas y no presentes en su forma original (entidades químicas novedosas) que conducen a la formación de compuestos bioactivos novedosos.
Biosíntesis combinatoria”
Biosíntesis combinatoria se refiere a la aplicación de técnicas de ingeniería genética para manipular los procesos biosintéticos en organismos, como bacterias o hongos, con el objetivo de crear una variedad de compuestos químicos.
Pasos para realizar la biosíntesis combinatoria
- Identificación y aislamiento del cluster de genes de biosíntesis.
- Asignación de funciones enzimáticas.
- Caracterización del proceso biosintético.
- Ingeniería genética del cluster.
- Producción de compuestos novedosos
Que tipos de genes puedo encontrar dentro de un cluster?
- genes estructurales. los genes que codifican a las proteinas que forman parte directa de la ruta
- genes de resistencia: genes que protegen de la acción del compuesto final Eg: antibiotico
- genes regulatorios: regulan la ruta
Métodos de detección del cluster de genes biosinteticos
Como Identificar el cluster de genes biosintéticos:
* Complementación de mutantes no productores
* Detección de actividades enzimáticas
* Identificación de genes de resistencia
* Extracción del genoma
* Clonación mutacional
* Expresión en cluster
* Enfoques basados en homología:
o Sondas homólogas
o Sondas heterólogas
o sonda PCR
Complementación de mutantes no productores
Al enfrentar bacterias mutantes incapaces de producir un compuesto específico con fragmentos de ADN que puedan restaurar su capacidad de síntesis, se puede identificar el cluster de genes responsable de la producción del compuesto, ya que la reintroducción de genes funcionales rescata la capacidad de producción.
Detección de actividades enzimáticas
Identificar la presencia de enzimas específicas en el metabolismo de una bacteria proporciona pistas sobre la biosíntesis de compuestos. La detección de actividades enzimáticas relacionadas con la producción de un compuesto específico sugiere la existencia del cluster de genes correspondiente.
Identificación de genes de resistencia
La identificación de genes que confieren resistencia a los productos tóxicos generados durante la biosíntesis permite inferir la presencia del cluster de genes biosintéticos, ya que estos genes de resistencia tienden a estar ubicados cerca de los genes productores en el genoma.
Extracción del genoma
Explorar las secuencias genómicas en busca de motivos y patrones asociados con la biosíntesis de compuestos. Este enfoque permite identificar regiones genómicas que comparten similitudes con clusters biosintéticos conocidos.
Clonación mutacional
Al aislar regiones genómicas específicas que, cuando se alteran, afectan la capacidad de producir un compuesto, se logra la identificación precisa del cluster de genes relacionado con la biosíntesis.
Expresión en cluster
La expresión del cluster implica activar artificialmente un conjunto de genes en bacterias para inducir la producción de compuestos. Al utilizar factores externos que estimulan la expresión génica, como promotores o condiciones de cultivo específicas, se facilita la identificación y caracterización de los compuestos producidos.
Enfoques basados en homología:
- Sondas homólogas
Utilizar secuencias genéticas previamente identificadas y relacionadas con la biosíntesis para buscar genes similares en el genoma de interés, permitiendo la identificación de clusters biosintéticos relacionados.
Enfoques basados en homología:
- Sondas hetrologas
Buscar secuencias genéticas similares en organismos que producen compuestos análogos, facilitando la detección de clusters biosintéticos en bacterias mediante la comparación de secuencias conservadas.
