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27/09/2021

Mejora para el estudio genético de micobacterias

Mycobacterium tuberculosis

La transformación genética de micobacterias mediante la introducción de ADN exógeno entraña dificultades que los investigadores intentan superar estudiando nuevos abordajes que mejoren la eficiencia del proceso y permitan avanzar en el estudio genético de estos microorganismos en los campos biomédico y ambiental. Víctor Campo y Esther Julián, investigadores del Departamento de Genética y Microbiología de la UAB, en colaboración con el grupo de investigación de Eduard Torrents, del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y la Universidad de Barcelona (UB), han logrado obtener una mejora significativa, aplicando un nuevo procedimiento que integra tres estrategias diferentes.

La transformación es uno de los procesos esenciales en biotecnología o biología molecular para transferir material genético exógeno que ha de atravesar la pared y membranas celulares. La transformación genética de micobacterias introduciendo ADN exógeno entraña ciertas dificultades en comparación con otras especies bacterianas, siendo en algunas ocasiones imposible.

La estrategia de transformación más empleada y funcional en micobacterias es la electroporación. Esta técnica consiste en generar un campo eléctrico sobre las células que incrementa la permeabilidad de la pared celular bacteriana mediante la formación de poros, a través de los que el ADN plasmídico puede introducirse al interior de la bacteria. La obtención de procedimientos que incrementen las eficiencias de transformación genética en micobacterias facilitaría la investigación de estos microorganismos a nivel de biología molecular, siendo relevante en el estudio de patógenos como Mycobacterium tuberculosis o Mycobacteroides abscessus, pero también de micobacterias ambientales de interés biotecnológico.

Las complicaciones para transformar micobacterias están relacionadas con diferentes factores. En primer lugar, la complejidad y grosor de su pared celular micobacteriana actúa como una barrera difícil de penetrar para el ADN. Además, su alta riqueza lipídica convierte su superficie en un entorno altamente hidrofóbico que en una suspensión acuosa tiende a agregar formando acumulaciones con decenas de bacilos, lo que reduce las posibilidades de interacción del plásmido con la bacteria. Las bacterias presentan además sistemas de restricción-modificación, que degradan cualquier secuencia genética que no reconozcan como propia. Por último, las condiciones de electroporación útiles en micobacterias constan de valores de voltaje y resistencia eléctrica altos, lo que incrementa las probabilidades de descarga eléctrica durante el proceso si la suspensión de plásmido contiene elevadas concentraciones de sales.

En este estudio, partiendo de procedimientos ya descritos para la transformación de micobacterias, se han considerado nuevas estrategias metodológicas centradas en reducir el impacto de las limitaciones previamente indicadas, con el objetivo de aumentar significativamente la eficiencia de transformación.

Transformación genética de micobacterias

Los resultados del trabajo demuestran que la exposición de las micobacterias a una temperatura de 42ºC es capaz de inhibir en cierto grado sus sistemas de restricción-modificación permitiendo que el ADN no sea degradado tras su incorporación. También se ha observado que la utilización de pequeñas esferas de vidrio es eficaz para deshacer los agregados de micobacterias sin afectar la viabilidad celular, aumentando drásticamente la eficiencia de transformación. Por último, se verificó que el empleo de una columna de desalación de fácil preparación permite la obtención de una suspensión de ADN libre de sales que evita potenciales descargas eléctricas durante la electroporación. El empleo conjunto de estas estrategias mejora las eficiencias de transformación obteniendo valores superiores a los obtenidos con los procedimientos previamente descritos en la bibliografía. El estudio detalla un nuevo procedimiento de transformación de micobacterias que supone una mejora significativa para futuros estudios a nivel genético de estos microorganismos.

Víctor Campo, Esther Julián

Departamento de Genética y Microbiología
Universitat Autònoma de Barcelona

Referencias

Campo-Pérez V (a,b), Cendra MM (a), Julián E (b), Torrents E (a,c). Easily applicable modifications to electroporation conditions improve the transformation efficiency rates for rough morphotypes of fast-growing mycobacteria. N Biotechnol. 2021 Jul 25;63:10-18. doi: 10.1016/j.nbt.2021.02.003.  Epub 2021 Feb 23. PMID: 33636348

 

(a) Bacterial Infections and Antimicrobial Therapies Group, Institute for Bioengineering of Catalonia (IBEC), The Barcelona Institute of Science and Technology (BIST), Baldiri Reixac 15-21, Barcelona, 08028, Spain

 

(b) Department of Genetics and Microbiology, Faculty of Biosciences, Universitat Autònoma de Barcelona, Barcelona, 08193, Spain

 

(c) Microbiology Section, Department of Genetics, Microbiology and Statistics, Faculty of Biology, University of Barcelona, 643 Diagonal Ave., Barcelona, 08028, Spain

 
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