BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL II

GENES LUX

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE IRAPUATO PLANTEL ABASOLO

Luz Elena Arroyo Zaragoza

Abasolo Gto. Noviembre 2011

Las bacterias poseen mecanismos de comunicación intercelular que las capacitan para un comportamiento multicelular , tal como se ha demostrado en las mixobacterias, los cocos Gram positivos y los vibrios luminiscentes marinos.

El término “deteccion de quórum” ( quorum sensing, QS) se refiere a los mecanismos moleculares que utilizan feromonas bacterianas de tipo autoinductor para detectar la densidad poblacional y promover respuesta al aumento de la misma.

Uno de los procesos de QS mejor conocidos a nivel molecular son los Genes lux también llamados “bioluminiscencia” es un interesante proceso bioquímico, por el que los organismos emiten luz.

Este fenómeno ocurre en muchas especies como animales, plantas, hongos, insectos y bacterias.

Estos organismos están ampliamente distribuidos a lo largo del planeta en numerosos ambientes, pero de todos los organismos, se consideran a las bacterias bioluminiscentes como las más abundantes en la naturaleza. El hábitat principal de estas especies es el océano, ya sea que se encuentran viviendo de manera libre o asociadas.

Libre Asociada

Las dos bacterias marinas Vibrio harveyi y Vibrio fischeri son las especies mayormente estudiadas.

V. harveyi puede estar asociado al intestino de algunos animales marinos o encontrarse como un microorganismo de vida libre en el océano.

V. fischeri además de encontrase en estos hábitats también vive en cultivo puro como simbionte de los órganos productores de luz en varios peces y calamares.

Las bacterias que se encuentran en simbiosis con organismos marinos, les proporcionan ventajas en el ecosistema como:

comida

depredadores

comunicación

La reacción de emisión de luz por parte de estas bacterias depende de la enzima luciferasa. Esta es una enzima dimérica, y tiene un peso molecular aproximado de 80KDa. La actividad catalítica de esta enzima requiere de tres substratos: luciferina, oxígeno y ATP.

La estequiometría de la reacción, indica que por cada molécula de ATP consumida se emite aproximadamente un fotón. Esta propiedad, junto con la alta especificidad de la enzima por el nucleótido, hace que esta reacción sea un sistema analítico ideal para detectar la presencia de ATP, su producción o consumo, dependen de la actividad enzimática.

La regulación genética del proceso de bioluminiscencia en bacterias, está controlado en el operón luxCDABE, en donde se encuentra cinco genes estructurales requeridos para la emisión de luz: los genes luxC, luxD y luxE que codifican para el complejo reductasa de los ácidos grasos necesarios para reciclar el substrato.

 GEN

MICROORGANISMO FUNCIÓN

lux A

Vibrio harveyiVibrio fischeri

Photobacterium phosphoreum

Subunidades de α de la luciferasa

lux BSubunidades de β de la

luciferasa

lux CComplejo Reductasa de

ácidos grasolux D

lux E

lux F Photobacterium phosphoreum Flavoproteína

lux G Vibrio harveyiBiosíntesis del sustrato

flavinalux H Vibrio harveyi

lux I Vibrio harveyi Síntesis del autoinductor

lux R Vibrio harveyi Proteína Regulatoria

Aplicaciones de los genes lux:

Construcción de biosensores para , determinar la presencia y concentración de contaminantes específicos y su toxicidad.Control de bacterias MG liberados al ambiente.Muchas bacterias bioluminiscentes han sido modificadas genéticamente mediante la colocación de un gen lux estos biosensores pueden ser muy útiles en los estudios de biorremediación.

Para conocer más…

http://www.postgradoeinvestigacion.uadec.mx/AQM/No.3/AQM3BIOLUMINISCENCIA.html.

http://books.google.com.mx/books?id=19ffPAm3E3kC&pg=PA290&lpg=PA290&dq=genes+lux&source=bl&ots=BPkdpn3YNE&sig=hm6vV6OogWeFDKz0yLZd5MJPlzg&hl=es&ei=iKXJTqvPDcLW2AXy2d3DDg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=7&ved=0CGQQ6AEwBg#v=onepage&q=genes%20lux&f=false

http://www.scielo.br/scielo.php?pid=s1517-83822003000200001&script=sci_arttext

Pregunta Reto

¿Cuál es la importancia biológica de la bioluminiscencia en las bacterias?