¿Qué es un cromosoma artificial bacteriano?
Un cromosoma artificial bacteriano (BAC) es una de una clase de herramientas, llamadas vectores, que los microbiólogos usan para insertar genes en una bacteria, generalmente e coli . Insertar genes altera las propiedades de la bacteria en un proceso llamado transformación. Un científico puede alterar una cepa de bacterias usando un BAC, luego comparar las bacterias alteradas con una cepa inalterada para descubrir qué papel juegan los genes insertados en la biología celular. Si bien los científicos usan todos los vectores de manera similar, el BAC es notable por ser capaz de transportar mucho más material genético que las herramientas de la competencia.
A lo largo de los años, los científicos han desarrollado diferentes tipos de vectores para modificar la composición genética de las bacterias. La mayor parte de estos se crean modificando los fagos (virus que infectan solo células bacterianas) o estructuras llamadas plásmidos. El cromosoma artificial bacteriano es uno de varios vectores basados en plásmidos. Los plásmidos son anillos de ADN que flotan libremente y que contienen muchas bacterias además de su ADN cromosómico. No se consideran una forma de vida separada, pero se comportan como un organismo dentro de un organismo: pueden reproducirse independientemente de la bacteria en la que "viven".
Los plásmidos como el cromosoma artificial bacteriano se insertan en las bacterias mediante un proceso llamado electroporación. La electroporación implica alterar la membrana celular con una descarga eléctrica, lo que crea aberturas temporales a través de las cuales se pueden insertar moléculas. Los precursores del BAC incluyeron plásmidos modificados con nombres tan exóticos como el cósmido y el fosmido. Estos intentos de investigación a menudo frustrados porque podían transportar solo unas pocas decenas de miles de pares de bases de ADN, suficientes para insertar solo genes muy pequeños.
En 1992, el primer cromosoma artificial bacteriano fue creado por Hiroaki Shizuya, un investigador del Instituto de Tecnología de California, modificando un plásmido llamado factor F. Los plásmidos del factor F son utilizados naturalmente por las bacterias para transferir ADN de una célula a otra durante períodos de estrés ambiental, con el fin de aumentar la variabilidad genética y la probabilidad de supervivencia. A diferencia de sus predecesores, el BAC podría transportar genes grandes con cientos de miles de pares de bases de ADN, o varios genes a la vez.
Una serie de grandes bibliotecas BAC ahora son mantenidas por universidades, industria privada y grupos gubernamentales. Además de los genes bajo investigación, muchos BAC contienen herramientas que permiten una investigación más fácil. Por ejemplo, algunos BAC contienen genes que hacen que las bacterias se vuelvan azules o las hagan brillar, para una identificación más fácil. Algunos contienen genes que hacen que el huésped sea resistente a ciertos anticuerpos. Los cultivos se pueden purificar enjuagándolos con el anticuerpo en cuestión, matando a todas las bacterias excepto las que portan el BAC.
Como las bacterias se reproducen rápidamente, el cromosoma artificial bacteriano también se puede usar para clonar grandes cantidades de una secuencia genética particular para su estudio. Esto ha permitido un mejor estudio de los genomas de organismos que crecen lentamente o de manera impredecible en condiciones de laboratorio. La capacidad de clonar ha acelerado la investigación del tratamiento de enfermedades al permitir una identificación más rápida de medicamentos antivirales y antibacterianos efectivos. También ha permitido una producción más efectiva de secuencias utilizadas en la modificación genética de otros organismos, para investigación e industria.