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PROMOTORES INDUCIBLES EN HONGOS FILAMENTOSOS
Yazmin Hernández-Díaza
aDivisión
Academica Multidisciplinaria de Jalpa de Méndez, Universidad Juárez Autónoma de
Tabasco, Jalpa de Méndez, Tabasco, México, [email protected].
RESUMEN
Los hongos filamentosos son considerados un grupo importante en diversas áreas tales como
salud, industria, alimentación y agricultura debido a la variedad de metabolitos secundarios que
son obtenidos con fines comerciales. Por el potencial enzimático que tienen codificado es su
genoma es fundamental el diseño y generación de herramientas moleculares, tales como vectores
de expresión que permitan estudiar la función de genes y obtener proteínas recombinantes. La
expresión constitutiva del gen, llevado a cabo por un amplio rango de promotores constitutivos, no
siempre es la opción más adecuada a utilizar en la generación de vectores, debido a que la
obtención de proteínas recombinantes puede tener un efecto toxico en el microorganismo en
constantes niveles altos de expresión. Debido a lo mencionado anteriormente, hoy en día se
cuenta con una variedad de promotores inducibles a utilizar que han permitido regular
estrictamente la expresión del gen de interés, obtener proteínas toxicas y generar mutantes de
expresión condicional en genes esenciales para la viabilidad de la célula. En el presente trabajo
hemos realizado una búsqueda de los promotores inducibles más empleados en hongos
filamentosos e incluimos los nombres de los genes que son regulados por los promotores
inducibles y los datos de las especies donde se han empleado, con la finalidad que el investigador
cuente con datos que puedan facilitarle la generación de vectores de expresión en hongos
filamentosos.
1. INTRODUCCIÓN
Los hongos filamentosos pueden producir diversos metabolitos secundarios que son obtenidos con
fines comerciales como antibióticos, inmunosupresores y enzimas empleadas en varios sectores
industriales (Meyer et al., 2011). Empleando la biología molecular, investigadores son capaces de
utilizar las propiedades de los hongos filamentosos para una variedad de propósitos científicos y
biotecnológicos. El primer paso para alcanzar tales metas es diseñar herramientas moleculares,
tales como efectivos vectores de expresión de genes. Los vectores de expresión permiten estudiar
la función de genes de origen homólogo o heterólogo en el organismo de interés. El vector de
expresión debe reunir elementos básicos y adecuados para su utilización, debe ser portador de un
promotor, terminador, marcador genético seleccionable en la cepa hospedante y un sitio de
clonación múltiple provisto de varios sitios únicos para diferentes enzimas de restricción, de modo
que en cada experimento se pueda elegir la que más convenga para la inserción del gen de
interés.
En este trabajo describimos los promotores inducibles que pueden formar parte de un vector de
expresión, incluyendo la información de los genes, géneros y/o especies de hongos filamentosos
donde ya se han empleado dicho elemento. Esta revisión provee datos que pueden facilitar al
investigador la toma de decisiones acerca de cómo diseñar un vector de expresión y las
estrategias experimentales que debe usar en su investigación.
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2. PROMOTORES INDUCIBLES
La transcripción de un gen está controlada en la iniciación por la interacción de la RNA polimerasa
con su promotor. Debido a que los promotores dirigen la transcripción del gen de interés son
considerados elementos claves en un sistema de expresión y en la actualidad existen una variedad
de promotores con diferentes secuencias y propiedades. Existen dos opciones de promotores a
utilizar en un sistema de expresión: promotores constitutivos o inducibles. La elección del tipo de
promotor a utilizar es determinada por las características del organismo y las propiedades de la
proteína de interés que se desea producir.
La expresión constitutiva del gen, llevado a cabo por un amplio rango de promotores constitutivos,
no siempre es la opción más adecuada a utilizar en la generación de vectores, debido a que la
obtención de proteínas recombinantes puede tener un efecto toxico en el microorganismo en
constantes niveles altos de expresión. Debido a lo mencionado anteriormente, hoy en día se
cuenta con una variedad de promotores inducibles a utilizar que han permitido regular
estrictamente la expresión del gen de interés, obtener proteínas toxicas y generar mutantes de
expresión condicional en genes esenciales para la viabilidad de la célula (Shoji et al., 2005). La
mayoría de los promotores inducibles son dependientes por alguna fuente de carbono: el promotor
del gen glucoamilasa de A. nidulans (glaA), el promotor del gen deshidrogenasa catabólica (qa-2) y
del gen piruvato descarboxilasa (cfp) de Neurospora crassa (Bleichrodt et al., 2012; Cheng et al.,
2001; Temporini et al., 2004) o dependientes de alguna fuente de nitrógeno. El sistema inducible
por etanol (fuente de nitrógeno) se encuentra conformado por tres componentes: el promotor del
gen que codifica para el alcohol deshidrogenasa de A. nidulans (alcA), una proteína regulatoria
(ALCR) y un tercer componente que se basa en la fusión de un promotor constitutivo al gen alcR.
En presencia de etanol la ALCR se une a las secuencias dianas del promotor alcA y dirige la
expresión del gen rio abajo (Nikolaev et al., 2002; Peebles et al., 2007; Xing-gang et al., 2009),
este sistema de expresión ha permitido manipular la obtención de proteínas heterólogas en
hongos.
Sin embargo, el empleo de promotores inducibles dependientes del metabolismo (fuente de
carbono o nitrógeno) presenta la desventaja de restringir la elección del medio de crecimiento,
además que los fenotipos observados pueden ser ambiguos debido a efectos pleiotrópicos
causados por cambios metabólicos (Meyer et al., 2011). En la búsqueda de emplear promotores
independientes del metabolismo, tres sistemas han sido recientemente verificados para su
aplicación en hongos filamentosos: el sistema inducible por tiamina (thiA) en A. oryzae y A.
nidulans, el sistema inducible por luz (vvd) de N. crassa y un sistema basado en el operón de
resistencia a tetraciclina (Tet) de E. coli en A. fumigatus, este último parece ser el más prominente
para utilizar en hongos filamentosos (Hurley et al., 2012; Meyer et al., 2011; Shoji et al., 2005).
Actualmente un amplio rango de diferentes promotores inducibles ha mostrado funcionar en
diferentes especies de hongos filamentosos (Tabla 1).
3. CONCLUSION
La secuenciación de genomas ha ayudado a entender la biología de los microorganismos, pero
falta mucho por aprender acerca de la función de los genes, por lo que un sistema de expresión
efectivo es requerido para las investigaciones en biología molecular. Este trabajo ha compilado
toda la información necesaria acerca de los promotores inducibles. Estudios futuros deben ser
dirigidos para generar una amplia variedad de vectores de expresión, los cuales proveen un mejor
análisis de los mecanismos moleculares de la regulación de genes en hongos filamentosos.
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Table 1. Promotores inducibles
La tabla muestra los genes, la función de los productos de los genes y el inductor/represor de cada promotor.
Promotor/
Sistema
alcA
Gen a
regular
gus
amyB
cbhB
cfp
lacZ
gfp
lacZ
eth-1
hph
Producto/función
Inductor
Represor
Especie
Referencias
Beta-glucuronidasa
Etanol
Glucosa
B. bassiana
Xing-gang et al. (2009)
Bromley et al. (2006)
Dextrosa
Cellobiohidrolasa
Glucosa
Glicerato
Glucosa
Etanol
A. oryzae
A. fumigatus
N. crassa
Shoji et al. (2005)
Bromley et al. (2006)
Temporini et al. (2004)
Maltosa
Xylosa
A. nidulans
A. niger
Glucosa
N. crassa
Beta-galactosidasa
Proteina verde fluorescente
Beta- galactosidasa
S-adenosylmetionina
sintetasa
Higromycina B
fosfotransferasa
uidA
gfp
Beta-glucuronidasa
Proteina verde fluorescente
frq
wc-1
wc-2
cry
Frecuencia
White collar 1
White collar 2
Criptocromo
Ácido quínico
tet
actA
Actina
Tetracyclina/
Doxycyclina
thiA
gfp
Proteina verde fluorescente
Tiamina
Ausencia de
tetracyclina/
doxycyclina
Ausencia de tiamina
vvd
gfp
gh5-1
wc-1
gfp
Proteina verde fluorescente
Celulosa
White collar 1
Proteina verde fluorescente
Luz
Ausencia de luz
Zearalenona
Elevadas
concentraciones de
zearalenona
glaA
qa-2
zear
Bleichrodt et al. (2012)
Vinck et al. (2005)
Cheng et al. (2001);
Shi et al. (2010)
Froehlich et al. (2010)
3
A. fumigatus
A. niger
Vogt et al. (2005)
Meyer et al. (2011)
A. nidulans
A. oryzae
N. crassa
Shoji et al. (2005)
Shoji et al. (2005)
Hurley et al. (2012)
Gibberella
zeae
Lee et al. (2010)
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