Este blog está asociado a las páginas web de las asignaturas de Microbiología del Grado de Biotecnología y del Grado de Ciencias Ambientales de la UMH.

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viernes, 23 de mayo de 2014

Producción de antibióticos y biosíntesis combinatoria

En la actualidad se está viendo incrementada la resistencia a antibióticos. Por esta razón los investigadores se están viendo obligados a buscar nuevos compuestos que sean efectivos frente a esta resistencia. Los cetólidos son unos nuevos antibióticos derivados de otros habitualmente utilizados tales como la eritromicina, que son capaces de acabar con microorganismos resistentes, debido a que tienen mecanismos diferentes, actuando en el mismo orgánulo (el ribosoma) pero de forma distinta.

En este trabajo se intenta simplificar la síntesis de los cetólidos, ya que la síntesis química es muy compleja, mediante biosíntesis combinatoria, que se basa en la combinación de las rutas metabólicas de diferentes microorganismos, aprovechando las características que interesan de cada uno. En este caso se utiliza dos microorganismos: Streptomyces venezuelae y Saccharopolyspora erythraea.  Modifican la ruta de S. erythraea introduciendo una enzima característica de S. venezuelae, por lo que se consigue obtener el producto deseado.

La ruta se ha modificado utilizando técnicas de ingeniería genética realizando dos pasos principales. El primer paso para obtener el compuesto que buscan los investigadores es la deleción de un gen que codifica una enzima importante en la ruta, dirigiéndola hacia la síntesis del compuesto. Para poder eliminar este gen, las bacterias se transforman con un plásmido que tiene la capacidad de interaccionar con el cromosoma del microorganismo de tal forma que suprime el gen. Una vez obtenido el mutante, se comprueba mediante tres experimentos que se ha eliminado el gen que les interesa. El primero de ellos se basa en la selección mediante antibióticos, y una vez seleccionadas estas cepas, se comprueba mediante una hibridación de Southern, en la cual aparecerá una banda de menor tamaño en aquellas cepas que hayan sufrido la deleción. 
(A) Esquema genético de las cepas de S.erytraea: silvestre (arriba) y mutante (abajo).
(B) Análisis de restricción de Southern: 1-Cepa silvestre. 2-Cepa mutante. 3-Cepa mutante a la que se ha vuelto a insertar el gen delecionado para comprobar que efectivamente se había eliminado el gen de interés.

El último control es la adición de un nuevo plásmido que contiene el gen y que además es capaz de expresarlo, si el gen que se había sustraído era este, se recuperará el fenotipo silvestre. Esto se comprueba a través de la comparación de dos cromatografías, una de los compuestos obtenidos en la estirpe silvestre y la otra de las cepas transformadas con este segundo plásmido. Si se hubiera delecionado otro gen, no aparecerían los mismos compuestos.

El segundo paso es la introducción del gen que codifica una enzima de Streptomyces venezuelae que les permite obtener el compuesto deseado a partir del producto de la nueva ruta de S.erythraea. Este gen se encuentra en la naturaleza en Streptomyces venezuelae, por lo que primeramente se extrae de este microorganismo, se amplifica por PCR y se inserta en un plásmido. Este plásmido se utiliza para transformar las cepas seleccionadas anteriormente, y permite la integración del gen en el cromosoma de la célula. Para comprobar esta integración se realiza una hibridación de Southern, en la cual aparecerá una banda de mayor longitud en aquellas cepas que se haya integrado. También se realizan dos cromatografías, distinguiendo entre los compuestos producidos por la cepa con o sin este gen. En la primera aparecerán dos picos, uno correspondiente al intermediario y otro al producto que se quiere obtener pero en menor media, ya que el rendimiento de esta última enzima es bajo. Al obtener el espectro de la cromatografía, se deduce que
hay poca cantidad del compuesto deseado.
Comparación de cromatografías llevadas a cabo: (B) Cepa mutante de S.erytraea (D) Cepa mutante de S.erytraea con el gen de interés de S.venezuelae, se observa un pico pequeño correspondiente al compuesto que se busca obtener.

En conclusión han conseguido un nuevo método de obtención de cetólidos que reduce el proceso global, gracias a la utilización de microorganismos como productores transgénicos. Esta técnica aún está por mejorar, ya que el rendimiento obtenido es muy bajo y no puede tener aplicabilidad industrial debido a los procesos de purificación, pero es un gran paso frente al problema creciente de la resistencia a antibióticos.

Trabajo realizado por:

Lucía Almagro Ruz
Lucía Juan Vicente
María Sánchez Pérez
Eva Mª Villalba Riquelme
Iris Sánchez Vergara

Bibliografía:

Devi B. Basnet, Je Won Park, Yeo Joon Yoon
Journal of biotechnology, 11 de Marzo de 2008

3 comentarios:

  1. Bien el tono divulgativo del principio, es una pena que no lo mantengáis cuando explicáis el artículo. Hay partes que hubieran ganado en claridad si hubierais utilizado imágenes, como por ejemplo la construcción del mutante de deleción o una simplificación de la ruta de síntesis de los antibióticos para entender el porqué hacen esas modificaciones. Como se suele decir "una imagen vale más que 1000 palabras".

    Muy bien la utilización de enlaces para aclarar diversos términos

    Y no me canso de repetir que no es correcto utilizar tanto la primera persona para describir el trabajo realizado por otros. Hay un par de ocasiones en que sí usáis la tercera persona: "Modifican la ruta...", "han conseguido...". Pero en el resto del texto parece que habéis sido vosotros los investigadores.

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  2. Ya está actualizado con los últimos cambios.
    Un saludo.

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  3. Bastante mejor.

    Os he cambiado el título. "Producción de antibióticos" es algo demasiado genérico.

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