{"id":131897,"date":"2017-03-19T20:25:26","date_gmt":"2017-03-19T19:25:26","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/?p=131897"},"modified":"2017-03-19T20:25:26","modified_gmt":"2017-03-19T19:25:26","slug":"si-quieres-mejorar-una-levadura-acelera-la-evolucion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/2017\/03\/19\/131897","title":{"rendered":"Si quieres mejorar una levadura, acelera la evoluci\u00f3n"},"content":{"rendered":"

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Como suele decirse, primero se hace en procariotas <\/a>y despu\u00e9s en eucariotas. En el a\u00f1o 2014 se consigui\u00f3 hacer un cromosoma artificial de levadura<\/a>. Fue un proyecto que involucr\u00f3 desde estudiantes de grado a laboratorios punteros en Biolog\u00eda Molecular. La Facultad de Medicina de la Universidad John Hopkins organiz\u00f3 un cursillo llamado \u00abBuild-A-Genome<\/a>\u00bb en el que los estudiantes fueron creando y uniendo secuencias cortas de 70 nucle\u00f3tidos para formar bloques de 750 pares de bases que luego fueron unidos por investigadores de otros laboratorios para ser ensamblados en grandes pedazos que una vez introducidos en una levadura, fueron ensamblados en un \u00fanico cromosoma.<\/p>\n

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Tres a\u00f1os despu\u00e9s el avance ha sido 5 veces m\u00e1s grande pues se han conseguido introducir 5 cromosomas artificiales. En un reciente n\u00famero de la revista Science<\/a><\/em> se publican siete art\u00edculos describiendo los diferentes aspectos de este avance tecnol\u00f3gico. En la imagen de la portada de la revista podemos contemplar una reconstrucci\u00f3n en 3D de la organizaci\u00f3n de los cromosomas artificiales (color dorado) y naturales (color blanco). Eso significa que estamos un poco m\u00e1s cerca de llegar al mismo punto que se consigui\u00f3 con los micoplasmas cuando se sustituy\u00f3 todo su genoma por un genoma artificial. Pero aqu\u00ed es un poco m\u00e1s dif\u00edcil porque hay que sustituir los 16 cromosomas de un la levadura por cromosomas de dise\u00f1o. Y todo eso \u00bfpara qu\u00e9 sirve?<\/p>\n

La idea final es eliminar todos los transposones, elementos repetitivos, recodificar codones stop, introducir informaci\u00f3n que permita una manipulaci\u00f3n gen\u00e9tica m\u00e1s f\u00e1cil… sin que la levadura sufra ning\u00fan problema en su eficacia biol\u00f3gica. Ya vimos en la entrada anterior<\/a> escrita por Miguel Vicente, que toquetear los genes que codifican los ribosomas es como meterse a hacer reformas del hogar: algunas cosas como la cocina es mejor no cambiarlas de sitio. Hay que tener en cuenta que el genoma de los seres vivos est\u00e1 sometido a una gran diversidad de contigencias evolutivas en forma de mutaciones y recombinaciones que crean variabilidad en la poblaci\u00f3n. Y la Selecci\u00f3n Natural ejerce su acci\u00f3n sobre esa variabilidad. Hace varios milenios el ser humano comenz\u00f3 a domesticar a la levadura Saccharomyces cerevisiae<\/em> y gracias a ella pudo elaborar diversos productos como la hidromiel, el pan, la cerveza o el vino. La domesticaci\u00f3n signific\u00f3 que ser humano ejerci\u00f3 una nueva presi\u00f3n de selecci\u00f3n sobre el genoma de la levadura. Pero esa nueva presi\u00f3n de selecci\u00f3n se estaba ejerciendo sobre algo que la Naturaleza hab\u00eda creado. Y una cosa que tenemos muy claro en Biolog\u00eda es que a veces la Evoluci\u00f3n comete errores. Pues bien, construir una levadura con cromosomas artificiales ser\u00eda el gran paso en la domesticaci\u00f3n de este microorganismo pues nos permitir\u00eda manipular sus capacidades, conservar aquellas que nos parecen m\u00e1s interesantes e incluso eliminar esos errores evolutivos tan molestos.<\/p>\n

Vamos a explicar primero lo que es un \u00aberror evolutivo\u00bb. El ejemplo cl\u00e1sico de los libros de texto es el del nervio lar\u00edngeo recurrente<\/a>. Este nervio es la cuarta ramificaci\u00f3n del nervio vago, un nervio craneal que va desde el cerebro a la laringe. Pero lo curioso es que este nervio no sigue un camino \u00abrecto\u00bb. Lo que hace es salir del cerebro, baja por el cuello casi hasta el coraz\u00f3n, rodea la aorta y vuelve hacia arriba por el cuello hasta la laringe. En los humanos eso significa aumentar por cuatro la distancia que debe de recorrer el nervio (adem\u00e1s de embrollar el \u00abcableado\u00bb de nervios y vasos sangu\u00edneos). Pero si nos fijamos en las jirafas el problema de dise\u00f1o es realmente peliagudo porque el nervio, en lugar de recorrer unos 20 cent\u00edmetros desde el cerebro a la laringe, tiene que recorrer una distancia de \u00a14 metros! El \u00aberror evolutivo\u00bb se explica cuando uno considera que los mam\u00edferos evolucionamos a partir de los peces hace much\u00edsimo tiempo. Nuestro ancestro no ten\u00eda cuello y los nervios lo que inervaban era un arco branquial. Pero con el tiempo (y la acci\u00f3n de la Evoluci\u00f3n) parte de las branquias se transformaron en la laringe y en la aorta, y como el nervio no se pod\u00eda cambiar de posici\u00f3n, lo \u00fanico que se pudo hacer fue alargar su recorrido.\n<\/p>\n

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Pues con las c\u00e9lulas pasa lo mismo. Uno de los \u00aberrores evolutivos\u00bb tiene que ver con la gran cantidad de DNA repetitivo que existe en el genoma de la levadura (y en el de todos los eucariotas). El origen de ese DNA es variado: integraci\u00f3n de provirus o de transposones, duplicaciones gen\u00e9ticas, etc. El problema es que ese DNA tambi\u00e9n es replicado y por lo tanto la c\u00e9lula gasta energ\u00eda y recursos en mantenerlo. Bueno, pues ya que se manipulan y se sintetizan artificialmente unos cromosomas nuevos, se aprovecha la ocasi\u00f3n y se eliminan todas esas secuencias de DNA repetitivo. <\/p>\n

Pero los cient\u00edficos no se han conformado con esto. Han introducido en los cromosomas sint\u00e9ticos cientos de secuencias especiales denominadas loxPsym<\/a><\/em> que permiten modificar o reorganizar dichos cromosomas a voluntad. Lo han denominado SCRaMbLE por las siglas en ingl\u00e9s de (Synthetic Chromosome Rearrangement and Modification by LoxP-mediated Evolution)<\/em> que traducido significa \u00abModificaci\u00f3n y Reorganizaci\u00f3n Cromos\u00f3mica debida a Evoluci\u00f3n Mediada por LoxP\u00bb aunque en cristiano lo de SCRaMbLE significar\u00eda algo as\u00ed como \u00abrevoltijo\u00bb. Y es que precisamente eso es lo que hace el sistema Cre-Lox: cortar y pegar genes hasta que hace un revuelto gen\u00e9tico. Como se muestra en la figura inferior, esto permite que se pueda inducir una \u00abevoluci\u00f3n acelerada\u00bb de la levadura ya sea mediante duplicaci\u00f3n, deleci\u00f3n o reorganizaci\u00f3n de la informaci\u00f3n contenida en los cromosomas sint\u00e9ticos.<\/p>\n

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(A) Ilustraci\u00f3n de lo que ocurre al inducir el sistema SCRaMbLE en la cepa yLM539 que porta dos cromosomas sint\u00e9ticos, synIII y synIXR. (B) Mapas de contacto (tama\u00f1o del bin: 2 kb) de la cepa parental yLM539 (en T0; porta los cromosomas synIII y synIXR) y de dos clones \u00abSCRaMbLEados\u00bb despu\u00e9s de 2 horas (T2; HMSY029) y 8 horas (T8; HMSY030) de la inducci\u00f3n de Cre. Las lecturas est\u00e1n mapeadas frente a la cepa parental yLM539. (C) Representaci\u00f3n esquem\u00e1tica de las duplicaciones, deleciones, inversiones y translocaciones identificadas tras el an\u00e1lisis de los mapas de contacto. Los segmentos de DNA entre los sitios loxPsym est\u00e1n numerados de izquierda a derecha (en azul para synIII y en rosa para synIX). La representaci\u00f3n muestra el reordenamiento de synIII y synIX usando la numeraci\u00f3n de los segmentos de la cepa parental. Origen de la imgagen: Mercy et al.<\/em> Science 2017<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

Parece que todo indica a que podremos mejorar el dise\u00f1o de la levadura para que haga muchas m\u00e1s cosas de inter\u00e9s, siempre y cuando en la reforma no le \u00abtoquemos las narices<\/a>\u00ab.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Como suele decirse, primero se hace en procariotas y despu\u00e9s en eucariotas. En el a\u00f1o 2014 se consigui\u00f3 hacer un cromosoma artificial de levadura. Fue un proyecto que involucr\u00f3 desde estudiantes de grado a laboratorios punteros en Biolog\u00eda Molecular. La Facultad de Medicina de la Universidad John Hopkins organiz\u00f3 un cursillo llamado \u00abBuild-A-Genome\u00bb en el que los estudiantes fueron creando y uniendo secuencias cortas de 70 nucle\u00f3tidos para formar bloques de 750 pares de bases que luego fueron unidos por investigadores de otros laboratorios para ser ensamblados en grandes pedazos que una vez introducidos en una levadura, fueron ensamblados en\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":207,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[872,35316,35326,1,35309,23600],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131897"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/users\/207"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=131897"}],"version-history":[{"count":7,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131897\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":131927,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131897\/revisions\/131927"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=131897"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=131897"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=131897"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}