TECNICAS DE EDICION GENOMICA CON E. COLI

Son técnicas que están revolucionando la biología, desde la medicina hasta la agricultura, permite eliminar y reemplazar un gen especifico, defectuoso o de interés. En la actualidad se estudia mas la llamada CRISPR (repeticiones palindromicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas) por sus siglas en ingles. investigadores lograron implantar exitosamente una serie de imágenes animadas en el genoma de E. coli. mediante la utilización de CRISPR, traduciendo cada pixel individual de las imagenes en nucleotidos, esto con el fin de comprobar que tan fiable y precisa es esta técnica para futuras investigaciones guiadas a deshabilitar genes potencialmente peligrosos para el ser humano y añadir genes beneficiosos para el estudio y tratamiento de enfermedades.

Fig. 2

Linkografía:
1. https://www.nature.com/articles/nature23017.epdf?referrer_access_token=DaK9fF3qf4GgAlVcFZi4z9RgN0jAjWel9jnR3ZoTv0MjdOpafyPGesq6gh7mzZ6ZOYIPX8tLdVeMdyLgPEVJzPS_b18NJ1DgNeFEDfhEepVJFpAiE89yBFERHgdrvN7Ns3WMJ1wKoiP75sPhYZZu99MB6y92iYXh5e9HXMF58_WrKsXE1KQxK7y4tpmjX_sUFWPy8fAX5LYPcnCOU8a_S28zznfPWjlirwdlMNzaOwEt-3-LTbG5kuSNKhCnEpzD1Z5njQPoGIYPNVhJZZRwFA%3D%3D&tracking_referrer=www.wired.com
2. https://www.technologyreview.com/s/608268/scientists-used-crispr-to-put-a-gif-inside-living-dna/?utm_source=facebook&utm_medium=post&utm_campaign=scientificamerican

TERAPIA REGENERATIVA EN E. COLI

La medicina regenerativa surge impulsada por los nuevos conocimientos sobre células madre, para el tratamiento de enfermedades, así, actualmente encontramos el uso de células madre mesenquimales (MSC) para restaurar la permeabilidad de la proteína pulmonar y reducir la inflamación alveolar después de una lesión aguda producida por endotoxinas de E. coli en pulmón humano.
Se encontró que MSC liberan microvesiculas (MV) biologicamente activas debido a la presencia de ARNm o miARN con propiedades reparadoras. este estudio se realizo para determinar si las MV liberadas por las MSC derivadas de la médula ósea humana son eficaces para restablecer la permeabilidad de la proteína pulmonar, consiguiendo prometedores resultados.

Fig. 1

Linkografía:
1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23939814
2. http://www.medigraphic.com/pdfs/meduni/mu-2008/mu082g.pdf

E. COLI TRANSGENICO

Las bacterias transgénicas o bacterias modificadas geneticamente (ver entrada anterior) pueden ofrecer beneficios para el estudio y tratamiento de enfermedades humanas, como la diabetes, en este caso sus beneficios son: ofrecen un tratamiento económico, se pueden generar grandes cantidades de medicamento en corto tiempo, la aplicación medica puede extenderse a otras enfermedades, se puede alterar directamente a las bacterias para que sean ellas quienes ataquen a otro tipo de enfermedades.

Así mismo existen desventajas en el uso de estos organismos transgénicos: el peligro que los genes añadidos no interactuen correctamente con estos microorganismos, que estas bacterias muten y se vuelvan extremadamente patógenas, que las nuevas proteínas generadas causen efectos mortales en el uso en humanos, que los plasmidos modificados interactuen con otras bacterias generando "super bacterias"

Fig 1.

Likográfia:

1. https://www.nature.com/articles/d41586-018-05476-4

ADN RECOMBINANTE NATURAL Y ARTIFICIAL

El ejemplo mas claro de ADN recombinante natural es el ser humano mediante el "crossing over" en las etapas mas iniciales del desarrollo humano.

De manera artificial el ADN recombinante permite insertar un gen humano en el material genético de una bacteria (ej. E. coli), este microorganismo "recombinante" ahora puede producir una proteína codificada por el genoma humano como la insulina. Se inserta el gen de la insulina en el laboratorio en el plásmido de una bacteria, luego se devuelve el plásmido a las bacterias, se realiza multiplicación bacteriana "recombinada", estas bacterias producirán insulina humana la cual se puede purificar para su uso en humanos.

Fig 1

Linkografía:

1. https://www.nature.com/articles/d41586-018-05476-4

2. https://www.acsh.org/news/2017/08/29/40-years-ago-gmo-insulin-was-controversial-also-11757

PRUEBA DE HIBRIDACION EN E. COLI

La hibridación es la construcción artificial de ácidos bicatenarios a partir de dos monocatenarios usando complementariedad de bases, es un proceso de unión de dos cadenas complementarias de ADN, ARN o ambas, para formar una molécula de ac. nucleico de doble cadena, un ejemplo en medicina son las pruebas de paternidad. la hibridación en el estudio de E. coli, se usa principalmente para la detección de toxinas de E. coli enterotoxigénica, enteroinvasiva, enteroagregante,asi como toxinas termo lábiles y termo estables.

Fig. 1

Linkografía:
1. http://www.scielo.org.pe/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1726-46342002000400005
2. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0036-36342002000500011

PCR EN E.COLI

El principal factor de virulencia de E. coli, son las denominadas toxinas "Shiga", que estan codificadas por los genes stx, aun que no son los unicos genes que se pueden analizar, por ejemplo: stx1, stx2, eae, fliC, ehxA, iha, toxB, ipfA1-3 y IpfA2-2, aggR, aaiC.

estos genes se pueden analizar mediante PCR: stx2 (PCR-RFLP, PCR multiple); aggR y aaiC (PCR en tiempo real); stx1, stx2 y rfb0157 (PCR multiple).

estas pruebas pueden ser realizadas tanto en heces fecales de personas afectadas, como en muestras de comida.

FIG 1

Linkografía:
1. https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0716-10182018000300253
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0325754117301724

PRUEBA DE TAMIZAJE PARA E. COLI

El tamizaje de E. coli puede realizarse mediante varios estudios de laboratorio entre los cuales, de los mas utilizados son: la PCR; la cual es utilizada para detectar los principales genes responsables de la virulencia de E. coli como (stx, stx1, stx2, eae, fliC, aggR, aaiC), otro método muy utilizado debido a su bajo costo es el uso de agar cromogénico, el cual tiene como ventajas su fácil implementación y la identificación presuntiva del microorganismo, este método es de muy bajo costo y no requiere de elementos o equipos adicionales.

FIG 1.

Linkografía:
1. https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0716-10182018000300253
2. https://www.bioartis.com/productos-alias/notas-tecnicas/36-medios-cromogenicos-bacteriologia-en-color.html

ALTERACIÓN EN LA EPIGENOMICA EN E. COLI

El proceso de metilación del DNA, desempeña un papel importante en la virulencia y la supervivencia de la bacteria, se refiere a la adición de una señal química minúscula (grupo metílico) a una serie especifica de DNA, que puede permitir a organismos responder ante señales del ambiente.
las bacterias utilizan la metilación de adenina (en mamíferos la metilación se realiza en citocina) como su señal epigenética primaria, esta desempeña un papel fundamental en virulencia de Escherichia Coli, también desempeña un papel importante en la replicación bacteriana.

Linkografia.
1. https://www.news-medical.net/life-sciences/DNA-Methylation-in-Bacteria-(Spanish).aspx
2. https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0716-10182016000400009

ALTERACIONES EN LA TRADUCCIÓN DE E. COLI.

La traducción, es el proceso mediante el cual las proteínas son formadas, esta basado en "leer" el ARNm que fue producido en la transcripción. Por obvias razones, cualquier cambio en el ADN que codifica un gen, producirá una alteración en el ARNm que es producido y esto a su vez conlleva a la formación de una proteína que no funciona adecuadamente. Estos cambios pueden alterar uno o varios nucleótidos en la cadena de ADN y se los denomina "mutaciones puntuales".

Los genes alterados son: rlla, rll: afectan a la ATPasa de la membrana plasmática de E. coli.; cef Modificación de tRNA, pin inhibidor de proteasas de E. coli, tRNAs Arg,lle Thr, Ser, Pro, Gly, Leu, Gin.

Fig 1 Proceso de la traducciòn

LINKOGRAFÍA:
1. https://www.sebbm.es/BioROM/contenido/av_bma/apuntes/T13/mad_tRNA.htm
2. http://webs.ucm.es/info/genetica/grupod/Transcripcion/Transcripcion.htm

ALTERACIÓN EN LA TRANSCRIPCIÓN

La transcripción, es en esencia realizar una copia de ARN a partir de una cadena de ADN de un gen, a través de una serie de pasos: iniciación, elongación y terminación.

La principal enzima para la transcripción es la (ARN polimerasa), la cual produce una cadena de ADN en dirección 5´a 3´. cuando se produce un error, la ARN polimerasa retrocede unos nucleótidos, de manera que el extremo 3´ queda protuberante y sin aparear, esto impide que siga transcribiendo y entran en acción las proteínas GreA y GreB para eliminar la protuberancia, las ARN polimerasa a diferencia de la ADN polimerasa carecen de función "correctora de pruebas" debido a que los trascritos son cortos y la probabilidad de que uno de estos ARN posea una alteración es baja y que la vida media de los ARN es corta y pronto se vuelve a sintetizar otro ARN nuevo. Por consiguiente, el que exista un ARN con una alteración no es grave, ya que durara poco y sera reemplazado por otro sin la alteración.

fig. 1

Linkografía:
1. https://es.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/transcription-of-dna-into-rna/a/overview-of-transcription
2. https://es.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/transcription-of-dna-into-rna/a/stages-of-transcription
3. http://www.biorom.uma.es/contenido/av_bma/apuntes/T9/mecanismo.html
4. http://webs.ucm.es/info/genetica/grupod/Transcripcion/Transcripcion.htm

ALTERACIONES EN LA REPLICACIÓN DE E.COLI

E. coli, tiene solo un origen de replicación en su cromosoma, es de 245 pb. El proceso de replicación es el siguiente: 1- Helicasa abre el ADN en horquilla de replicación. 2- Proteínas de unión cubren ADN. 3- Topoisomerasa evita super enrollamiento. 4- Primasa sintetiza cebadores de ARN. 5-ADN Pol III extiende cebadores en 3'. 6- Los cebadores de ARN se eliminan y ADN Pol I los sustituye por ADN. 7- ADN ligasa sella brechas entre fragmentos de ADN. 8. Terminación de la Replicación: Síntesis de los telómeros. Las alteraciones que puede sufrir: pérdida o alteración de una base nitrogenada, interrucpción en cadena de deoxinucleótidos, el cross-linking entre las dos cadenas y apareamiento incorrecto de un par de bases.

Fig 1. Replicación del ADN en E. Coli

Linkografía

1. Khanacademy.org. [INTERNET]. California. Khan S. 2015. [Citado: 07 de Octubre del 2018]. Disponible en: https://es.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/molecular-mechanism-of-dna-replication

2. Thomas B, Nitin K, Emilien N. Frequent exchange of the DNA polymerase during bacterial chromosome repliction. elifescience. [INTERNET]. 2017. [Citado: 07 de Octubre del 2018]. Disponible en: https://cdn.elifesciences.org/articles/21763/elife-21763-v2.pdf

Diarrea producida por Escherichia coli.

La E. coli es un tipo de bacteria que se aloja en la porción distal del intestino, la mayoría son inofensivas para el ser humano, o causan diarrea (más de 3 deposiciones líquidas al día). Sin embargo, algunas cepas como la "O157:H7", pueden ser peligrosas y podrían causar cólicos abdominales intensos, vómito, diarrea hemorrágica y hasta incluso la muerte. La forma más común de contagio de E. coli es el consumo de alimentos (generalmente cárnicos) contaminados con la bacteria, así como agua contaminada.

Fig. 1 Escherichia coli

Linkografía:

1. Tarr G, Shringi S, Phipps A, Besser T, Mayer J, Oltean H. Geogenomic Segregation and Temporal Trends of Human Pathogenic Escherichia coli O157:H7. Nacional Center for Information - NCBI. [INTERNET]. 2018. [citado 30/09/2018]; 24(1). Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5749469/

2. Mayo Clinic [INTERNET]. Florida: Mayo Clinic [actualizado 24/02/2018; citado 30/09/2018]. Disponible en: https://www.mayoclinic.org/es-es/diseases-conditions/e-coli/symptoms-causes/syc-20372058

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Mi nombre es Marcelo Garófalo, estudiante de medicina en la Universidad Central del Ecuador, es un placer para mi poder compartir esta información con ustedes y espero que sea de utilidad para su formación académica.