Expresión y manipulación génica en Bacterias Lácticas

Abstract

El interés por la genética en bacterias lácticas (BAL) surge en los años 70 a partir del interés industrial por este heterogéneo grupo de bacterias. El rápido desarrollo concomitante de la genética en BAL fue fruto del aporte de numerosos jóvenes investigadores en diversas partes del mundo inspirados por los trabajos de genética realizados tanto en Escherichia coli como Bacillus subtilis. Así, durante la primera década de la exploración de la genética en dichas bacterias, se identificaron los genes requeridos para el transporte y metabolismo de azúcares, sistemas proteolíticos, producción de bacteriocinas, caracterización y mecanismos de resistencia a fagos. Los estudios iniciales se focalizaron en estas propiedades que resultaban inestables cuando las bacterias lácticas eran sometidos al estrés asociado a los procesos industriales. La caracterización molecular de la pérdida de estos fenotipos permitió aislar numerosos plásmidos, además se encontraron asociadas a transposones y que elementos genéticos móviles determinaban la inestabilidad génica de las mismas. Un importante avance en la manipulación genética en BAL se produce con la posibilidad de introducir moléculas recombinantes a través de la técnica de electroporación, con ello se inició la construcción de numerosas herramientas que permitieron la expresión de proteínas y la posibilidad de manipular las vías metabólicas presentes en BAL. Si bien E. coli sigue siendo actualmente el hospedador de elección para la producción industrial de proteínas farmacéuticas ya que resulta genéticamente accesible y además resulta muy costoso en términos económicos el cambio de estrategia de producción una vez que un organismo ha sido establecido como hospedador en un desarrollo biotecnológico. En la búsqueda de un huésped alternativo para la producción de proteínas recombinantes, las BAL se presentan como una opción atractiva ofreciendo varias ventajas. Las mismas poseen un estatus de seguras para el consumo humano (GRAS) por lo que pueden ser utilizadas para la producción de proteínas de uso en humanos. A partir de la publicación de la secuencia completa del genoma de Lactococcus lactis en el año 2001 se avanzó en la posibilidad de modificar esta bacteria destinada a la producción de proteínas recombinantes y en la redirección de sus vías metabólicas. De esta manera en las últimas décadas se logró la producción de metabolitos de alto valor, enzimas hidrolíticas, péptidos terapéuticos, interleuquinas y diversas vitaminas (tablas 1, 2 y 3) (2, 6, 7, 9, 20-23, 30, 31, 34, 35). En los próximos párrafos describiremos las herramientas frecuentemente utilizadas para la manipulación genética de BAL. Debido a la importancia de este grupo de bacterias en la producción de alimentos. Se espera que el dominio de esta tecnología permita en el futuro desarrollar alimentos con nuevas propiedades nutricionales y farmacológicas accesibles para toda la población.