Biología Sintética - ICONO

BIOLOGÍA SINTÉTICA
Proteína
(output)
Proteína
(output)
150 min.
Gen 1
ON
Gen 2
OFF
Gen 3
ON
Proteína
fluorescente
Región
reguladora
Gen
invertidor
ON
Proteína input = 0
Proteína output = 1
OF
Proteína input = 1
Proteína output = 0
200 min.
Gen 1
Gen 2
Gen 3
Salida de información
Gen
fluorescente
Fig. 5. Operador NOT (invertidor) y ejemplo de un circuito genético compuesto por tres invertidores.
Fuente: Gibbs, W. W. (2004). Synthetic life. Scientific American, April, 74-81.
Este tipo de circuitos genéticos ha sido diseñado
por investigadores del Instituto Tecnológico de
California (Caltech) y la Universidad Rockefeller
de Nueva York, quienes construyeron un reloj
genético que han denominado “repressilator” 35 .
Estudiantes de la división de ingeniería biológica
del Instituto Tecnológico de Massachussets
(MIT) 36 han diseñado otro tipo de sistemas
semejantes a este oscilador capaces de emitir
destellos con mayor frecuencia, o de conseguir
que este comportamiento se realice de forma
sincronizada, llamando a este sistema
“synchronator” 37 .
Posteriormente, científicos de la Universidad de
California Davis y la Universidad de Michigan,
rediseñaron algunos circuitos genéticos ya
conocidos para elaborar un oscilador con menos
ruido de fondo, ya que en la práctica las bacterias
emiten sus destellos a diferentes intervalos de
frecuencia y el destello no se produce de forma
simultánea 38 . Estas modificaciones permitieron
diseñar un oscilador que también funcionaba
como un interruptor genético, posibilitando el
apagado del circuito. Esta característica es de
gran relevancia ya que pone de manifiesto la
necesidad de controlar el comportamiento de los
circuitos genéticos. Otros desarrollos similares
realizados por investigadores del instituto de
Ciencias Weizmann de Israel, permitieron diseñar
un circuito que una vez introducido en la bacteria,
permite activar genes de forma muy lenta e
inactivarlos de forma muy rápida, recibiendo el
nombre de bucle de retroalimentación negativa.
Esta propiedad es esencial para filtrar el ruido
molecular en las células y activar los genes tan
sólo cuando sea necesario 39 .
35 Elowitz , M. B. & Leibler, S. (2000). A synthetic oscillatory network of transcriptional regulators. Nature 403:335-8.
36 Biological Engineering Division, MIT (http://web.mit.edu/be/index.htm).
37 Feber, D. (2004). Synthetic Biology: Microbes Made to Order. Science, Vol. 303, Issue 5655, 158-161.
38 Atkinson, M. R., et al. (2003). Development of genetic circuitry exhibiting toggle switch or oscillatory behavior in
Escherichia coli. Cell., 30;113(5):597-607
39 Managan, S., et al. (2003). “The coherent feedforward loop serves as a sign-sensitive delay element in transcription
networks”, J. Mol. Biol., 334:197-204.
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