Escherichia coli (E. coli) es uno de los sistemas de expresión más utilizados para la producción de proteínas recombinantes. La bacteria E. coli es una bacteria ubicua, que se ha utilizado ampliamente como organismo modelo en la investigación científica durante más de un siglo. Uno de sus usos destacados es como organismo huésped para la expresión de proteínas recombinantes.

E. coli sirve como una plataforma versátil y poderosa para la investigación relacionada con proteínas, ofreciendo altos niveles de expresión, facilidad de manipulación genética y rentabilidad. Su uso generalizado en la investigación científica ha contribuido a avances en diversos campos, incluida la biología molecular, la bioquímica, la biología estructural y la biotecnología.

En este artículo, encontrarás una descripción general de E. coli como sistema de expresión de proteínas:

Ventajas de E. coli como sistema de expresión:

Crecimiento rápido:

E. coli tiene una tasa de crecimiento rápida y puede alcanzar altas densidades celulares rápidamente, lo que la hace adecuada para la producción de proteínas a gran escala.

Bien caracterizado:

E. coli es un organismo bien estudiado con un genoma completamente secuenciado, lo que facilita la manipulación e ingeniería genética.

Rentable:

El cultivo de E. coli es relativamente económico en comparación con otros sistemas de expresión, como el cultivo de células de mamíferos.

Altos niveles de expresión:

E. coli puede producir altos niveles de proteína recombinante, especialmente cuando se utilizan promotores fuertes y vectores de expresión eficientes.

Facilidad de manipulación genética:

Las técnicas de ingeniería genética están bien establecidas en E. coli, lo que permite una fácil manipulación del sistema de expresión para optimizar la producción de proteínas.

Vectores de expresión:

Los vectores de expresión son moléculas de ADN diseñadas para transportar y expresar genes extraños en las células huésped. En los sistemas de expresión de E. coli, estos vectores normalmente contienen una secuencia promotora fuerte (como el promotor T7), un sitio de unión a ribosomas (RBS) y un marcador seleccionable (p. ej., gen de resistencia a antibióticos).

Existen varios tipos de vectores de expresión disponibles para diferentes aplicaciones, incluidos plásmidos, fagémidos y cromosomas artificiales bacterianos (BAC).

Transformación:

Para introducir el vector de expresión en las células de E. coli se utiliza un proceso llamado transformación. Durante la transformación, las células toman el ADN extraño (el vector de expresión) y lo incorporan a su genoma o lo mantienen como un elemento extracromosómico (plásmido).

La transformación se puede lograr mediante métodos como el choque térmico, la electroporación o la transformación química.

Medio de expresión:

Las cepas de E. coli utilizadas para la expresión de proteínas suelen estar modificadas genéticamente para optimizar la producción de proteínas. Las cepas comunes incluyen BL21(DE3) y sus derivados, que portan el gen de la ARN polimerasa T7 bajo el control de un promotor inducible.

Estas cepas están diseñadas para transcribir y traducir genes de manera eficiente bajo el control del promotor T7, lo que resulta en altos niveles de expresión de proteínas recombinantes tras la inducción.

Inducción:

La expresión de proteínas en E. coli a menudo se induce añadiendo una molécula inductora, como isopropil β-D-1-tiogalactopiranósido (IPTG) o lactosa, al medio de crecimiento. La inducción desencadena la expresión del gen diana bajo el control del promotor inducible.

Las condiciones de inducción, incluida la concentración del inductor, la duración de la inducción y la temperatura, se optimizan para maximizar el rendimiento y la solubilidad de las proteínas.

Purificación de proteínas:

Después de la inducción, la proteína recombinante puede recolectarse de las células de E. coli y purificarse utilizando diversas técnicas, como cromatografía de afinidad, cromatografía de intercambio iónico o cromatografía de exclusión por tamaño.

La elección del método de purificación depende de las propiedades de la proteína objetivo y del nivel de pureza deseado.

Aplicaciones:

Las proteínas recombinantes producidas en E. coli se utilizan para diversas aplicaciones, incluidas investigación, diagnóstico, enzimas industriales y proteínas terapéuticas.

Sin embargo, los sistemas de expresión de E. coli pueden no ser adecuados para proteínas que requieren modificaciones postraduccionales complejas o que son tóxicas para las células huésped.

E. coli es un sistema de expresión versátil y rentable para producir proteínas recombinantes, que ofrece altos niveles de expresión y facilidad de manipulación genética. Se utiliza ampliamente tanto en investigación académica como en entornos industriales para una amplia gama de aplicaciones. Sin embargo, para proteínas que requieren modificaciones postraduccionales complejas, debería ser más adecuado elegir modelos eucarióticos, como células de insectos o células de mamíferos.

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