Biotecnología de Proteínas Recombinantes para la ...

1 Guerrero-Olazar n, M., Cab-Barrera, E., Gal n-Wong, y Viader-Salvad , 2004. biotecnolog a de Prote nas Recombinantes para la Aplicaci n en Acuacultura. In: Cruz Su rez, , Ricque Marie, D., Nieto L pez, , Villarreal, D., Scholz, U. y Gonz lez, M. 2004. Avances en Nutrici n Acu cola VII. Memorias del VII Simposium Internacional de Nutrici n Acu cola. 16-19 Noviembre, 2004. Hermosillo, Sonora, M xico 418 biotecnolog a de Prote nas Recombinantes para la Aplicaci n en Acuacultura Martha Guerrero-Olazar n, Eddy. L. Cab-Barrera, Luis J. Gal n-Wong y Jos M. Viader-Salvad Instituto de biotecnolog a, Facultad de Ciencias Biol gicas, UANL. Ave. Pedro de Alba s/n, Col. Ciudad Universitaria 66450 San Nicol s de los Garza, M xico Tel (52 81) 8376-4537 E-mail: Resumen Las Ciencias del Mar y la acuacultura no han quedado al margen de la aplicaci n de los nuevos avances alcanzados en la biotecnolog a Molecular y sta ltima ha jugado un papel muy importante en el desarrollo de la biotecnolog a de prote nas ya que gracias a la manipulaci n de genes ha sido posible producir grandes cantidades de prote nas, muchas de stas presentes en concentraciones muy bajas en su ambiente natural.

2 En este trabajo se describen los enfoques que la acuacultura ha dado a la producci n de prote nas Recombinantes . Tambi n se analizan los criterios requeridos para la selecci n de un sistema de expresi n para producir estas prote nas y se comparan los hospederos unicelulares m s empleados para estos fines. Por ltimo se analizan las propiedades de tripsinas y tripsin genos de especies acu ticas en especial del Camar n Blanco del Pac fico (Litopenaeus vannamei) y los resultados obtenidos con el empleo de Pichia pastoris para la producci n la forma recombinante de esta prote na de gran inter s en la acuacultura. Introducci n En los ltimos 50 a os las Ciencias Biol gicas han logrado avances espectaculares en el conocimiento sobre el material gen tico y su manipulaci n, lo cual ha impactado en el desarrollo la biotecnolog a.

3 La gen mica y la prote mica son disciplinas emergidas de la biotecnolog a Molecular, se enfocan al estudio de la estructura y funci n de los genes y sus productos, las prote nas, y se han visto implicadas en el desarrollo de las Ciencias de la Salud, Ciencias Naturales, Ciencias Sociales e incluso en el desarrollo de reas del conocimiento menos pr ximas como son las Ciencias Exactas y las Ciencias Econ micas. Guerrero-Olazar n, M., Cab-Barrera, E., Gal n-Wong, y Viader-Salvad , 2004. biotecnolog a de Prote nas Recombinantes para la Aplicaci n en Acuacultura. In: Cruz Su rez, , Ricque Marie, D., Nieto L pez, , Villarreal, D., Scholz, U. y Gonz lez, M. 2004. Avances en Nutrici n Acu cola VII.

4 Memorias del VII Simposium Internacional de Nutrici n Acu cola. 16-19 Noviembre, 2004. Hermosillo, Sonora, M xico 419 Las Ciencias del Mar no han quedado al margen de la aplicaci n de la biotecnolog a. As en 1992 la Organizaci n para la Cooperaci n Econ mica y de Desarrollo defini a la biotecnolog a Marina como La aplicaci n de principios cient ficos y de ingenier a en el uso directo o indirecto de organismos acu ticos, partes o productos derivados de stos en su forma natural o modificada al procesamiento de materiales para proveer de bienes y servicios . La biotecnolog a en la Acuacultura La acuacultura es una industria global multi- millonaria en la cual se propagan o cultivan organismos acu ticos en condiciones controladas y cuya actividad complementa la demanda de los productos obtenidos a trav s de la industria pesquera tradicional.

5 La industria acu cola se encuentra actualmente en constante expansi n debido a la demanda creciente de estos recursos y a la incapacidad de satisfacer dicha demanda a trav s de la industria pesquera tradicional, por lo cual se espera que sta se incremente en un 500% en los siguientes 25 a os. A trav s del empleo de la gen mica y la prote mica en esta actividad es posible impactar en la modificaci n y mejoramiento gen tico para el desarrollo de cepas resistentes a enfermedades, el mejoramiento en la tasa de crecimiento y conversi n de alimentos de especies cultivables, el control hormonal de los ciclos reproductivos, la identificaci n y tratamiento de enfermedades, el desarrollo de vacunas para el tratamiento de enfermedades, el desarrollo sostenible de la acuicultura compatible con un medio ambiente (Melamed et al.)

6 2002). La biotecnolog a de Prote nas Recombinantes La biotecnolog a de prote nas est implicada en el aislamiento, producci n y mejoramiento de las propiedades biol gicas de prote nas espec ficas a partir de diversas fuentes naturales Guerrero-Olazar n, M., Cab-Barrera, E., Gal n-Wong, y Viader-Salvad , 2004. biotecnolog a de Prote nas Recombinantes para la Aplicaci n en Acuacultura. In: Cruz Su rez, , Ricque Marie, D., Nieto L pez, , Villarreal, D., Scholz, U. y Gonz lez, M. 2004. Avances en Nutrici n Acu cola VII. Memorias del VII Simposium Internacional de Nutrici n Acu cola. 16-19 Noviembre, 2004. Hermosillo, Sonora, M xico 420tales como plantas, animales o bien microorganismos, para su subsiguiente empleo en diversas aplicaciones.

7 La tecnolog a del DNA recombinante ha jugado un papel muy importante en el desarrollo de la biotecnolog a de prote nas ya que gracias a la manipulaci n de genes ha sido posible producir grandes cantidades de prote nas, muchas de las cuales se encuentran en concentraciones muy bajas en su ambiente natural. Se considera una prote na recombinante o prote na heter loga aquella prote na cuya s ntesis se realiza en un organismo distinto al organismo nativo. Actualmente se ofrecen en el mercado internacional una gran variedad de prote nas Recombinantes para un amplio abanico de aplicaciones, increment ndose d a a d a la lista de estos productos, lo que ha llegado a constituir toda una revoluci n en el mercado biotecnol gico y a la vez ha impulsado la investigaci n en este campo (Walsh &Headon 1995).

8 El desarrollo de la tecnolog a del DNA recombinante y el avance logrado en la optimaci n de bioprocesos con organismos Recombinantes ofrece una amplia gama de posibilidades para la producci n de prote nas nativas o modificadas con nuevas y mejores propiedades. para la producci n de prote nas Recombinantes se hace uso de uno de los m ltiples sistemas de expresi n disponibles comercialmente o de aquellos desarrollados con fines de investigaci n, o bien se pueden dise ar y construir sistemas de expresi n seg n necesidades espec ficas. Un sistema de expresi n lo conforma un organismo hospedero y un vector de expresi n o fragmentos de DNA que poseen los elementos g nicos necesarios para realizar los procesos de trascripci n y traducci n en dicho organismo hospedero, adem s de recibir las mol culas de DNA recombinante.

9 para la selecci n de un sistema de expresi n adecuado para la s ntesis de una prote na recombinante se tienen que tener en consideraci n el origen biol gico y las propiedades qu micas y biol gicas de la prote na de inter s, su aplicaci n posterior y el bioproceso que se emplear para su producci n (Tabla 1). El origen biol gico de la prote na es importante ya que generalmente un sistema de expresi n eucariota es m s eficiente para sintetizar una Guerrero-Olazar n, M., Cab-Barrera, E., Gal n-Wong, y Viader-Salvad , 2004. biotecnolog a de Prote nas Recombinantes para la Aplicaci n en Acuacultura. In: Cruz Su rez, , Ricque Marie, D., Nieto L pez, , Villarreal, D., Scholz, U. y Gonz lez, M.

10 2004. Avances en Nutrici n Acu cola VII. Memorias del VII Simposium Internacional de Nutrici n Acu cola. 16-19 Noviembre, 2004. Hermosillo, Sonora, M xico 421prote na de origen eucariota que un sistema de expresi n procariota. Respecto a las propiedades qu micas y biol gicas de la prote na es importante analizar su secuencia nucleot dica codificante para evaluar el uso de codones preferenciales y la presencia de secuencias de finalizaci n prematura de la transcripci n, la secuencia aminoac dica para evaluar el peso molecular, punto isoel ctrico y tipo de modificaciones postraduccionales presentes, la estabilidad al pH, temperatura y prote lisis, la posible toxicidad sobre el hospedero, el destino celular deseado (extracelular o intracelular) y el grado de pureza deseado.