Es un breve resumen acerca de como se realiza la producción de diversas proteínas recobinantes en E.coli

1. “Año del Fortalecimiento de la Soberanía Nacional”
UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN
Facultad de Ciencias
Escuela Profesional de Biología con Mención en Biotecnología
Curso: Taller I: Biotecnología de Microorganismos
Tema: Estrategias de obtención de proteínas recombinantes en Escherichia
coli (RESUMEN)
Docente: Dr. Noriega Córdova Huberto
Alumna: Maldonado Vilca Jhoselyn
Huacho-2021-II

2. RESUMEN: Estrategias de obtención de proteínas recombinantes en Escherichia
coli
La Escherichia coli es una bacteria de tipo bacilo gramnegativo que normalmente es
localizada en las heces fecales y el conducto intestinal normal de los animales y también
del ser humano. Puede ser capaz de causar ciertas enfermedades tales como hepatitis,
cistitis, etc.
El uso de esta bacteria es amplio en el campo de la industria biotecnológica,
específicamente en la producción de proteínas con fines terapéuticos y su amplio uso se
basa específicamente a su fácil manipulación genética, su alta velocidad de crecimiento
en comparación de otros organismos, también es muy utilizada por el bajo costo que
requiere su mantenimiento y producción. Otra de las razones por la cual se usa esta
bacteria es por la cantidad de variedades de vectores de expresión y lo más importante,
es uno de los microorganismos aprobadas por las entidades reguladoras en su uso para la
producción de los biofármacos.
Sin embargo, como todo microorganismo tiene algunas ventajas en relación a la cantidad
de la producción de proteínas recombinantes, por lo cual se han creado cepas de esta
bacteria modificadas genéticamente que su finalidad principal es justamente eliminar y/o
disminuir los genes que afectan la producción masiva de las proteínas recombinantes,
logrando así la producción de proteínas complejas como es el caso de la tirosina.
Expresión de proteínas recombinantes en Escherichia coli:
Para lograr una producción deseada de proteínas recombinantes tenemos que tener en
cuenta algunos factores importantes como es por ejemplo que tan estable puede ser el
vector de expresión, también tenemos el tema de la eficiencia en cuanto a la transcripción
y traducción y también tener en cuenta al hospedero para así poder elegir el mas adecuado
para la producción.
• También se debe de tener en cuenta los factores genéticos donde se debe de
considerar el número de copias del vector de expresión, en el caso de la E.coli
tiene la capacidad de generar entre 1 a 2000 copias de plasmidio por cada célula
y esta variación va a depender de la naturaleza de la proteína a producir y del
ambiente celular donde se produce, por lo que una mayor cantidad de copias de
plasmidio puede generar algunas consecuencias negativas como el caso las
complicaciones en los procesos de transcripción y traducción lo cual conlleva a
las mutaciones.
• Otro factor genético son las características del gen heterólogo, este gen heterólogo
o también denominado como codones raros son codones pocos usados en esta
bacteria, puesto que en ciertas proteínas causan algunos desbalances en cuanto a
la expresión como le caso de la codificación de la arginina pueden afectar en los
niveles de síntesis de la misma proteína o también su otra característica importante

3. que tiene relación con la estructura secundaria de ARNm presentes en estos
codones, lo cual como es de esperar pueden influir en la transcripción y traducción
de las sub unidades ribosómicas hasta incluso las pueden bloquear.
• La estabilidad del ARN mensajero es otro factor a considerar puesto que la
estabilidad del producto después del proceso de transcripción va a permitir un
control de los niveles de síntesis de la proteína deseada de forma eficiente. El
ARNm tiene una vida media, la cual está regulada por el control del inicio de la
transcripción y la velocidad de degradación del mismo. Un caso de interés es que
en algunos genes heterólogos la degradación del ARNm es a gran velocidad lo
que afecta masivamente a la síntesis de la proteína deseada.
• El tipo de promotor bajo el cual se encuentra situado el gen de interés es otro de
los factores genéticos que debemos de tener en cuenta, esto debido a que el sistema
de expresión es la unidad transcripcional que es insertado en un vector de ADN
extracromosomal y si este proceso es inducible, entonces las células pueden crecer
mucho y producir una gran cantidad de producto. Dentro de los promotores que
mas se usan se encuentran el promotor triptófano, promotor pL, el promotor LAC
y el promotor TAC.
• Y por último encontramos la cepa hospedadora como otro factor, esto debido a
que la cepa tiene que cubrir las necesidades requeridas para realizar el proceso
con un nivel alto de eficiencia, por lo cual se recomienda cepas hospedadoras
robustas que sean capaces de crecer en medio de cultivo con lo niveles mínimos
de nutrientes y al mismo tiempo producir una cantidad necesaria de producto y
también no debemos de olvidar que estas cepas no deben de ser patogénicas.
Estrategias de clonaje:
Las estrategias de clonaje se han ido mejorando con el pasar del tiempo y abarca desde el
diseño de vectores hasta el mejoramiento de las cepas hospederas. Otro dato importante
que se puede mejorar es el hecho de adaptar la estructura de la molécula recombinante,
esto con la finalidad de mejorar algunas de sus propiedades como el caso de facilitar su
purificación.
Conservación de cepas:
Para la conservación de estas cepas lo que se hace es conservarlos en los llamados bancos
celulares o sistema de lotes de semillas, esto es importante debido a que estos bancos
contienen a los seres vivos que son capaces de transformar los sustratos y con algunos
factores logran sintetizar un producto de interés. Es importante resalta que los fabricantes
son los que deciden si preparan sus propios bancos o si las semillas serán obtenidas de
fuentes externas, de cualquier forma, están obligados a realizar el control y la calidad de
estas mismas.
Para la conservación de cepas contamos con el Banco de Células Primarias (BCP) o
también llamados bancos de reserva, también tenemos lo que es el control de calidad a
dichos Bancos de Células Primarias. De la misma forma se encuentra a los Bancos de
Células de Trabajo (BCT) que son preparados a base de los BCP con condiciones de

4. cultivo ya definidos, con esto también encontramos al Control de calidad a los Bancos de
Células de Trabajo.
Factores Fisiológicos:
Los factores fisiológicos se presentan durante el proceso de fermentación siendo los mas
importantes la composición del medio de cultivo, los parámetros de operación en el
fermentador y finalmente la estrategia de cultivo.
PROCESO DE FERMENTACIÓN: Se basa en mantener el funcionamiento y
reproducción de las células y esto se logra a través del crecimiento. Como se sabe el
objetivo de una fermentación industrial es obtener un producto de calidad al mínimo costo
posible, razón por lo cual se hace una selección de diferentes materias primas y esto
conlleva a mejorar la tecnología del proceso y a la búsqueda y/o creación de nuevas y
mejoradas cepas.
• Composición del medio de cultivo: las bacterias necesitan de nutrientes para su
crecimiento, dentro de los cuales podemos encontrar la fuente de carbono y la
energía; en cuanto a la fuente de carbono se sabe que mas del 50% del peso en
seco es carbono, razón por la cual necesitamos fuentes de carbono, lo mas
utilizado son los azúcares como el caso de la glucosa y sacarosa. En el caso de la
energía, se sabe que la respiración celular es imprescindible la energía
clasificando así los grupos de microorganismos en aerobios, anaerobios y
anaerobios facultativos, siendo mas adecuado este último grupo y justamente es
este grupo al que pertenece la E.coli, razón por la cual es la mas utilizada puesto
que este tipo de microorganismos son capaces de vivir en presencia como en
ausencia de oxígeno.
Otra de los requerimientos necesarios es la fuente de nitrógeno, el cual es el
segundo complemento mas necesitado en un medio de cultivo y son suministrados
a través de amonio o de algunas sales, pero como el precio de estos suministros
son relativamente caros y como el objetivo es el mínimo precio se busca
alternativas para la obtención en sub productos como es el caso del suero de leche
o la soya.
• Velocidad específica de crecimiento: Esta velocidad de crecimiento depende de
7 factores claves que son el tipo de microorganismo, composición del medio de
cultivo, temperatura, pH, concentración de sustrato, velocidad de agitación y
aireación.
• Efecto de la temperatura y el pH: En cuanto a la temperatura, su variación
expresa un efecto sobre las distintas reacciones enzimáticas en las células, es decir
que de acuerdo a una temperatura dada se produce una reacción enzimática
específica. En cuanto al pH, el efecto de éste es similar al efecto que cumple la
temperatura, es decir la velocidad de las reacciones enzimáticas van a depender
del nivel de pH y éste mismo depende de cada microorganismo. En conclusión,
mantener al microorganismo en condiciones adecuadas como la temperatura 37 y
el pH neutro se logra la velocidad específica de crecimiento.

5. • Efecto de la concentración de sustrato: Se sabe que la velocidad específica
máxima de crecimiento se alcanza en la fase exponencial y va a depender del tipo
de sustrato limitante empleado y de las variables de operación. También se puede
obtener lo que es la constante de saturación, es una constante que mide la afinidad
del microorganismo hacia el sustrato, es decir entre mas pequeño sea la
concentración de saturación, mayor será la afinidad de la enzima hacia el sustrato.