Principios básicos de Biología Sintética:
¿Qué es la Biología Sintética?
¿Cuáles son los conceptos fundamentales para la Biología Sintética?
Desarrollos iniciales y de gran importancia para el surgimiento de la Biología Sintética.
2. SN: gnpsb101es003
Biología Sintética
-Conjunto de acercamientos experimentales que buscan modificar o imitar
sistemas biológicos, con el objetivo final de modificar (engineer)
organismos vivos para cumplir con un determinado propósito o función
(Drubin et al. 2007).
-Una amalgama entre la biología y la ingeniería (Drubin et al. 2007).
-Rama emergente de la ciencias biológicas que está basada en la
cuantificación (Kaznessis 2007).
-Diseño y la construcción de nuevas funciones y sistemas biológicos que no
existen en la naturaleza (Sleight et al. 2010).
3. SN: gnpsb101es003
Biología Sintética
-Disciplina que busca la aplicación de los principios ingenieriles de
abstracción y caracterización para el diseño de sistemas biológicos (Ellis et
al. 2010; EASAC 2011).
-Rama emergente de la Biología que busca el diseño y la construcción de
sistemas biológicos novedosos, con un enfoque en sistemas completos,
compuestos de múltiples genes y productos génicos. La Biología Sintética
trata de la adición y/o modificación de funciones biológicas en organismos
existentes, creando nuevos sistemas biológicos con propiedades hechas a
la medida (Peisajovich 2007).
14. SN: gnpsb101es003
Lo que se busca
1. Construcción de OGMs para realizar funciones
específicas, no solo para expresar
características.
2. Imitar sistemas naturales.
3. Programación de organismos biológicos.
4. Facilitar los experimentos y desarrollos
tecnológicos (iGEM)
5. Diseño de organismos biológicos a la medida
18. SN: gnpsb101es003
Switches genéticos
a) Diseño del toggle switch construido por Gadner y colaboradores en 2000. Tomado de Drubin et al 2007.
Toggle switch
Regulación genética
19. SN: gnpsb101es003
Switches genéticos
Circuitos construidos por Kobayashi et al. (2004) basados en el toggle switch de Gadner et al. 2000. a) Circuito de
formación de biofilm inducido por daño al DNA por luz ultravioleta. b) Mismo circuito pero inducido por quorum sensing.
Funciones biológicas
20. SN: gnpsb101es003
Switches genéticos
Otros switches de regulación genética. a) Loop de feedback positivo como
sistema de regulación toggle switch en levaduras. b) Riboswitch para la
regulación negativa de GFP, regulado a su vez por una molécula externa.
Tomado de Drubin et al. 2007.
Feedback positivo
Riboswitch
22. SN: gnpsb101es003
Comunicación celular
Sistema de generador de pulso construido por Basu y
colaboradores en 2004. a) Muestra el comportamiento del
sistema de acuerdo al tiempo. Tomada de Drubin et al.
2007 b) Representa el circuito genético de la célula
receptora en el sistema de generador de pulso. (Basu et al.
2004)
Generador de pulso
24. SN: gnpsb101es003
Sistema de detector de banda construido por Basu y colaboradores en 2005. a) Muestra el
comportamiento del sistema de acuerdo a diferentes concentraciones. Tomada de Drubin et al. 2007 b)
Representa el circuito genético de la célula receptora de acuerdo a los diferentes estados generados por
el gradiente de concentración. (Basu et al. 2005)
Comunicación celular
Detector de banda
λ cI LacI GFPLacIM1
LuxR
λ cI LacI GFPLacIM1
LuxR
λ cI LacI GFPLacIM1
LuxR
Sender Cell
a) b)
Receiver Cell with Band Detector Circuit
[Signal]
Inducer
High
Low
Signal
Producer
Signal
Receiver
Repressor A'
Repressor A'Repressor B
GFP
Signal
Receiver
Repressor A'
Repressor A'Repressor B
GFP
Signal
Receiver
Repressor A'
Repressor A'Repressor B
GFP
26. SN: gnpsb101es003
Transducción de señales
Modificación de vía de señalización N-WASP para
activarse mediante ligandos externos. Tomado de
Drubin et al. 2007.
Natural
Artificial
Natural N-WASP Design
Synthetic Design
Active actine
polymerization
Active actine
polymerization
via Arp2/3
Cdc42
Off State On State
Off State
Exogenous
PDZ Ligand
On State
Output
GBD
Arp2/3
Basic
motif
Output
GBD
Arp2/3
Basic
motif
PIP
2
Output
PDZ
Domain
Output
PDZ
Domain
27. SN: gnpsb101es003
Transducción de señales
a) Funcionamiento del sistema Cph8 para encender genes en E. coli
en respuesta a luz. b) Representación de la proteína quimérica Cph8
y sus dos componentes principales. Levskaya et al. 2005)
Modificación de EnvZ