De los laboratorios: biotecnología

Ratones con visión de color mejorada
Los ratones diseñados para tener un tercer fotorreceptor pueden distinguir más colores que los ratones normales

Los ratones son recompensados ​​si eligen correctamente el color que difiere de los otros dos. Solo los ratones con un fotorreceptor adicional pueden distinguir ciertos colores.

Fuente: Aparición de una visión del color novedosa en ratones diseñados para expresar un fotopigmento de cono humano
Gerald H. Jacobs et al.
Ciencias 315(5819): 1723-1725

Esta historia fue parte de nuestro número de mayo de 2007

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Resultados: Investigadores de la Universidad Johns Hopkins y la Universidad de California, Santa Bárbara, utilizaron la ingeniería genética para criar ratones que tienen tres tipos de fotorreceptores, como los humanos, en lugar de dos, como lo hacen normalmente los ratones. Después de un entrenamiento prolongado, los ratones pudieron distinguir colores que los ratones normales no podían.

Por qué es importante: Dado que el resultado requirió solo cambios inducidos genéticamente de los fotorreceptores y no ajustar los circuitos neuronales subyacentes, los hallazgos sugieren que el sistema sensorial es muy plástico y puede aprender a usar información completamente nueva. Esto podría explicar cómo los primates, los únicos animales con visión tricromática del color, desarrollaron sus habilidades para detectar el color. Es posible que los primates se hayan aprovechado de la información visual adicional otorgada por un nuevo fotorreceptor sin desarrollar un cableado especializado en el cerebro.

Métodos: Los investigadores diseñaron ratones para expresar el gen de una proteína fotosensible que puede detectar la luz roja, que los ratones generalmente no pueden distinguir de la verde. En las pruebas de comportamiento, se mostraron a los ratones tres círculos de luz coloreada: dos del mismo color y uno de un color diferente, distinguibles para los humanos pero no para los ratones normales. Después de un entrenamiento intensivo durante el cual los ratones fueron recompensados ​​por seleccionar el color diferente, los científicos descubrieron que los ratones con el sensor adicional podían distinguir los colores, mientras que sus contrapartes normales no.

Próximos pasos: Los investigadores planean investigar cómo el sistema visual en los ratones diseñados se adaptó para aprovechar la nueva información.

Bacterias hechas para cosechar luz
Un conjunto de genes que se encuentran en microorganismos marinos puede dar a las bacterias comunes la capacidad de generar energía a partir de la luz.

Fuente: La expresión génica del fotosistema de proteorodopsina permite la fotofosforilación en un huésped heterólogo
Edward F. DeLong y col.
procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias 104(13): 5590-5595

Resultados: La bacteria común E. coli se puede convertir en un organismo recolector de luz en un solo paso genético. Los investigadores del MIT modificaron el E. coli genoma para incluir una cadena de ADN que se encuentra en microorganismos marinos que pueden generar energía a partir de la luz. Las bacterias resultantes sintetizaron todos los componentes necesarios para duplicar esa hazaña y los ensamblaron en la membrana celular.

Por qué es importante: El genéticamente modificado E. coli , que normalmente derivarían su energía de compuestos orgánicos como azúcares, pudieron cambiar a una dieta de luz solar. Modificaciones similares podrían dar lugar a bacterias que produzcan biocombustibles, medicamentos y otras sustancias químicas de manera más eficiente, ya que podrían usar más de sus fuentes de carbono como material para bioproductos en lugar de quemarlos para obtener energía.

Los hallazgos también arrojan luz sobre la evolución microbiana. Los científicos habían descubierto anteriormente que los genes del sistema de captación de luz, que a menudo se encuentran agrupados en el genoma, se intercambian con frecuencia entre diferentes microorganismos en el océano. El hecho de que una sola transferencia genética pueda proporcionar a las células todos los genes que necesitan para recolectar energía de la luz ayuda a explicar cómo esa capacidad podría viajar tan ampliamente. (El mecanismo para convertir la luz en energía que se describe aquí, que se descubrió hace solo unos años, es diferente de la fotosíntesis basada en clorofila).

Métodos: Los genes insertados en el E. coli les permitió sintetizar dos proteínas: proteorhodopsina, que es similar a una proteína que se encuentra en la retina humana, y retinal, una molécula sensible a la luz que se une a la proteorodopsina. Cuando la proteorodopsina se une a la retina y recibe luz, bombea protones cargados positivamente a través de la membrana celular. Eso crea un gradiente eléctrico que actúa como fuente de energía.

Próximos pasos: Los investigadores ahora están trabajando en formas de impulsar la capacidad de las bacterias modificadas para recolectar y utilizar la energía de la luz.

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