Edgar del Llano Solanas
Módulo Genómica y Proteómica
Introducción
 Biología Sintética:
-diseño y construcción de nuevas partes
biológicas, elementos funcionales y
sistemas.
-También remodelar las partes y sistemas ya
existentes
Crear sistemas
biológicos con
múltiples usos.
 Célula mínima:
- Célula que contiene un genoma mínimo, es decir,
que contiene únicamente los genes esenciales para
sobrevivir y replicarse.
Están muy relacionados!
Encontrar la célula mínima es muy importante para la biología sintética.
Porqué:
-DNA es frágil. Como más grande es, más fácil se rompe.
- Como más genes hay, más difícil es controlar las interacciones de
productos génicos.
Cómo encontrar la célula mínima?
Pregunta: Existen infinidad de genes distintos. Pero cuales son los genes
estrictamente esenciales para la vida? Cuales son los genes que formaron al primer
ser vivo de l tierra?
Dos opciones
Introducir genes uno a uno
en una célula vacía hasta
que pueda sobrevivir.
Ir sacando genes de una
célula hasta que no pueda
sobrevivir.
Albert Libchaber
Craig Venter
Cómo encontrar la célula mínima?
 Mycoplasma genitalium:
- Es el organismo con menos DNA. Solo 580 KB.
- Al ser un organismo parasítico, su genoma ha sido
reducido “naturalmente”.
- Necesita un medio con muchos nutrientes.
- No tiene pared celular.
No es de por si la célula mínima. También tiene genes neutros y otros
obtenidos por selección.
Concepto de célula
mínima es solo
teórico.
No se encuentra
nunca en al
naturaleza.
Porqué siempre ha
existido una presión
selectiva.
Cómo encontrar los genes esenciales?
Mycoplasma genitalium
470 regiones
codificantes
Haemophilus influenzae
1772 regiones
codificantes
Genes compartidos = genes esenciales
Se encontraron 256 genes
que eran los esenciales.
Estos estaban
relacionados con:
VS
Genes no compartidos = genes no esenciales
- Replicación.
- Reparación de DNA.
- Transcripción.
- Traducción.
- Rutas metabólicas.
- Transporte de nutrientes.
- ???
Cómo encontrar los genes esenciales?
Global Transposon Mutagenesis
Crecer M. genitalium en medio SP4 (medio muy
rico).
Inyectar a las células transposón Tn4001tet.
Dejar que el transposón se replique y se inserte
en varios sitios.
Transposones insertados en genes
esenciales = muerte celular
Transposones insertados en genes
no esenciales = células sobreviven
Analizar genoma de células que sobreviven. Buscar
los genes dónde se ha insertado el transposón. Esos
serán los genes no esenciales.
Por lo tanto, el resto de genes serán los esenciales!
Los genes esenciales
De los 480 genes de M. genitalium, 380 son
esenciales.
Genes esenciales: - Replicación DNA.
- Reparación DNA.
- Citoesqueleto.
- Glicolisis.
- Transducción.
- Replicación.
Célula sintética
solamente con los 380
genes esenciales…
Mycoplasma
Laboratorium
Biología sintética
-diseño y construcción de nuevas partes
biológicas, elementos funcionales y
sistemas.
-También remodelar las partes y sistemas ya
existentes
Validar que la célula
vive y actúa cómo
esperábamos
Construir el DNA y
integrarlo en la célula
Qué
queremos
conseguir?
Qué DNA
queremos para
lograrlo?
Cómo va a
funcionar nuestro
sistema (por
ordenador)?
Biología sintética
Las Biopartes:
Son partes biológicas modulares diseñadas de
modo que puedan ser combinadas fácilmente
con otras biopartes.
Es decir, trozos de DNA que codifican para
genes que se conocen muy bien y que además
son fáciles de combinar con otros genes.
El objetivo es poder crear diferentes sistemas
biológicos mediante la combinación de estas
biopartes.
Se pueden encontrar muchas partes distintas:
receptores, promotores, enzimas, etc…
http://partsregistry.org/Main_Page
Construir una biblioteca de partes que
puedan ser usadas conjuntamente
utilizando bioinformática y herramientas
de simulación para producir nuevas
funciones.
Biología sintética
Genoma mínimo
+ biopartes que queremos + chassis =
Tiene muchas aplicaciones:
Nuestra propia y
original célula
sintética!!!
Biología sintética
Bibliografía
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Daniel G. Gibson, Gwynedd A. Benders, Cynthia Andrews-Pfannkoch, Evgeniya A. Denisova, Holly BadenTillson, Jayshree Zaveri, Timothy B. Stockwell, Anushka Brownley, David W. Thomas, Mikkel A. Algire, Chuck
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Peterson, S. N., Fraser, C. M. The complexity of simplicity. Genome Biol. 2001 Feb 08.
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www.syntheticbiology.org
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Biologia sintética y la célula mínima