Ingeniería Genética: Vectores y Bibliotecas Genómicas

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Questions and Answers

¿Cuál de las siguientes modificaciones en un vector de expresión es más propensa a resultar en la expresión constitutiva de un gen insertado, independientemente de las señales celulares o ambientales?

  • Utilización de un origen de replicación que asegura una alta tasa de copias del plásmido, pero sin afectar directamente la regulación transcripcional.
  • Inserción de un promotor inducible que requiere la presencia de un cofactor específico para la transcripción.
  • Eliminación de elementos represores que normalmente atenúan la transcripción en ausencia de estímulos específicos. (correct)
  • Incorporación de un sitio de terminación de la transcripción altamente eficiente que impide la lectura completa del gen insertado.

En el contexto de la construcción de genotecas de ADN genómico, ¿cuál es el factor limitante más crítico que determina la representatividad de una genoteca en relación con la cobertura completa del genoma?

  • La tasa de transformación de células hospedadoras con los vectores recombinantes.
  • El tamaño promedio de los fragmentos de ADN genómico clonados y el número total de clones en la genoteca. (correct)
  • La pureza del ADN genómico utilizado como material de partida para la construcción de la genoteca.
  • La eficiencia de la ligación del ADN genómico fragmentado en los vectores de clonación.

¿Qué implicación fundamental tiene la presencia de secuencias COS en los cósmidos para su utilización en la construcción de genotecas genómicas?

  • Facilitan la selección de clones recombinantes mediante la expresión de genes de resistencia a antibióticos.
  • Posibilitan el empaquetamiento _in vitro_ del ADN recombinante en cápsides de fago lambda. (correct)
  • Aseguran la correcta segregación del cósmido durante la división celular bacteriana.
  • Permiten la replicación autónoma del cósmido dentro de las células hospedadoras.

Durante la selección de bacterias transformadas con un plásmido que contiene un gen lacZ interrumpido por la inserción de un fragmento de ADN exógeno, ¿cómo se discriminarían las colonias que albergan el plásmido recombinante en un medio que contiene X-gal e IPTG?

<p>Buscando colonias que no producen color azul en presencia de X-gal. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal ventaja de utilizar vectores derivados de bacteriófagos lambda (λ) en comparación con los plásmidos para la clonación de fragmentos de ADN de gran tamaño?

<p>Mayor capacidad para insertar fragmentos de ADN de hasta 20 kb. (A)</p> Signup and view all the answers

En un experimento de selección negativa de clones en pBR322, donde el gen de tetraciclina (Tetr) ha sido interrumpido por la inserción de ADN exógeno, ¿qué estrategia de cultivo permite identificar las bacterias que contienen el inserto?

<p>Realizar réplicas de las colonias en medios que contengan ampicilina y tetraciclina, identificando las colonias que crecen en ampicilina pero no en tetraciclina. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función del sistema CRISPR/Cas9 en ingeniería genética?

<p>Realizar modificaciones genéticas precisas mediante la edición dirigida del genoma. (D)</p> Signup and view all the answers

Si se desea construir una genoteca de ADNc (cDNA) que sea representativa de todos los transcritos presentes en una célula, incluyendo aquellos que se expresan en niveles muy bajos, ¿cuál estrategia de iniciación de la síntesis de la primera cadena de ADNc es más apropiada?

<p>Empleo de cebadores aleatorios (random primers) para iniciar la síntesis en múltiples puntos a lo largo de los ARNm. (A)</p> Signup and view all the answers

En un experimento diseñado para producir anticuerpos policlonales contra una proteína recombinante purificada, ¿qué paso es esencial para asegurar la especificidad y la afinidad de los anticuerpos generados?

<p>La verificación de la pureza de la proteína utilizada como antígeno. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la ventaja clave de utilizar un sistema de transcripción-traducción acoplada in vitro para la producción de proteínas en comparación con la expresión in vivo en bacterias como E. coli?

<p>Capacidad para sintetizar proteínas tóxicas o que presentan modificaciones post-traduccionales complejas. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes técnicas sería más apropiada para confirmar que un gen ha sido correctamente inactivado en un ratón knockout generado mediante la técnica de recombinación homóloga?

<p>Western blot para detectar la ausencia de la proteína codificada por el gen en tejidos relevantes. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ventaja ofrece el sistema Cre-loxP en la generación de ratones transgénicos en comparación con la inactivación génica global (knockout) tradicional?

<p>Permite la inactivación del gen en tejidos específicos o en momentos determinados del desarrollo. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el fundamento del uso de vectores de reemplazo en la construcción de genotecas genómicas en fagos lambda?

<p>Eliminar una porción no esencial del genoma del fago para insertar el ADN genómico. (A)</p> Signup and view all the answers

En el contexto de la selección de clones por hibridación en genotecas, ¿qué función cumple el filtro de nitrocelulosa o nailon al que se transfieren las bacterias?

<p>Lisar las bacterias y unir el ADN liberado para facilitar la hibridación con la sonda. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál consideraría que es el desafío técnico más significativo al aplicar la técnica de paseo cromosómico para el mapeo de un genoma complejo?

<p>La repetición de secuencias genómicas que dificultan el ensamblaje correcto de los clones contiguos. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué criterio experimental es primordial para determinar si una genoteca construida a partir de un tejido o tipo celular específico es verdaderamente representativa de la población de ARNm presente en esa muestra?

<p>La correlación entre la frecuencia de clones de ADNc y la abundancia relativa de los transcritos correspondientes en el tejido original. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la característica clave que diferencia un vector de expresión de un vector de clonación estándar?

<p>La presencia de un promotor funcional que permite la transcripción del gen insertado en la célula hospedadora. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la implicación más significativa de la utilización de retrotranscriptasa en la construcción de genotecas de ADNc?

<p>Permite la conversión de ARN mensajero en ADN complementario, facilitando la clonación de genes expresados. (D)</p> Signup and view all the answers

En el diseño de un experimento para generar un ratón knockout condicional utilizando el sistema Cre-loxP, ¿qué componente del sistema debe estar bajo el control de un promotor tejido-específico?

<p>La enzima Cre recombinasa. (B)</p> Signup and view all the answers

Al utilizar la técnica CRISPR/Cas9 para la edición del genoma, ¿qué determina la especificidad del sitio donde se realizará la edición?

<p>La secuencia del ARN guía (sgRNA) que se aparea con el ADN diana. (D)</p> Signup and view all the answers

En el contexto de la ingeniería genética de plantas, ¿cuál es la función primordial de Agrobacterium tumefaciens?

<p>Servir como vector para la introducción de genes en el genoma de la planta. (A)</p> Signup and view all the answers

En la producción de animales transgénicos, ¿cuál es el propósito de inyectar células madre embrionarias (ES) modificadas genéticamente en blastocistos?

<p>Generar quimeras, individuos con células derivadas tanto de las ES modificadas como del blastocisto receptor. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué aplicación biotecnológica representa la síntesis de proteínas humanas en la clara de huevos de gallinas transgénicas?

<p>Método eficiente para la producción a gran escala de fármacos y proteínas terapéuticas. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal ventaja de utilizar marcadores auxotróficos en la selección de bacterias transformadas en comparación con el uso de genes de resistencia a antibióticos?

<p>Menor probabilidad de generar bacterias resistentes a antibióticos en el ambiente. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué papel desempeñan las enzimas de restricción en la construcción de genotecas?

<p>Cortar el ADN genómico en fragmentos de tamaño adecuado para la clonación. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la finalidad de realizar la titulación en la construcción de genotecas genómicas en fagos λ?

<p>Determinar la concentración de fagos recombinantes infectivos en la genoteca. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el principal desafío técnico al intentar obtener ADN de hebra única (sDNA) complementario al ARNm para la construcción de una genoteca representativa?

<p>Evitar la degradación del ARN mensajero durante el proceso de retrotranscripción. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el mecanismo molecular por el cual la timidina quinasa (tk) se utiliza como un marcador negativo en la selección de células madre embrionarias (ES) en la técnica de ratones knock-out?

<p>La tk fosforila un análogo de nucleósido que se incorpora al ADN, bloqueando la replicación y matando la célula. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ventaja confiere el uso de ratones quimera en el proceso de generación de un ratón knockout?

<p>Permitir la transmisión de la modificación genética a la descendencia a través de las células de la línea germinal. (D)</p> Signup and view all the answers

Al estudiar la función de un gen pleiotrópico mediante la generación de un ratón knockout, ¿qué complicación adicional se presenta en comparación con un gen que tiene una sola función?

<p>Mayor complejidad en la interpretación de los fenotipos observados debido a la participación del gen en múltiples procesos. (D)</p> Signup and view all the answers

En la técnica de ratones knockout tejido-específicos mediante el sistema Cre-loxP, ¿qué sucedería si la enzima Cre recombinasa se expresara de forma ubicua en todo el organismo en lugar de estar restringida a un tejido específico?

<p>El gen flanqueado por sitios loxP se inactivaría en todos los tejidos del ratón, generando un knockout global en lugar de uno condicional. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal ventaja de CRISPR/Cas9 en comparación con las técnicas tradicionales de ratones knockout?

<p>Menor costo y mayor rapidez en la generación de modelos animales. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué criterio experimental es fundamental para justificar el uso de un ratón con deficiencia de la isoforma 2 de PPARγ cruzado con un ratón con deficiencia de leptina, como modelo para el estudio de la diabetes?

<p>La demostración de que la combinación de ambas deficiencias resulta en un fenotipo diabético más severo que cada deficiencia por separado. (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

¿Qué es la Transformación?

Proceso de insertar una construcción de ADN en células huésped.

¿Qué es un Vector de Clonación?

Fragmentos de ADN de organismo donador unidos a ADN del vector.

¿Qué es un Plásmido Bacteriano?

Plásmido bacteriano usado para introducir ADN eucariótico en células procariotas.

¿Qué es un Gen Promotor?

Permite la expresión del ADN insertado.

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¿Cuáles son los Vectores de Clonación?

Plásmidos, bacteriófagos, cósmidos, cromosomas artificiales de levaduras.

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¿Qué son los Genes de Resistencia?

Genes de resistencia a antibióticos permiten seleccionar bacterias con plásmidos.

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¿Qué es un Polylinker?

Polylinker: Zona de ADN no codificante con múltiples sitios de restricción.

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¿Qué es el Gen LacZ?

Gen LacZ codifica para B-galactosidasa que rompe X-gal.

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¿Qué es un Filtro de Nitrocelulosa?

Copia de placa de bacterias transferida a filtro de nitrocelulosa.

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¿Qué es la Inmunodetección?

Usar anticuerpo específico para proteína de interés.

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¿Qué es la Selección Negativa?

Seleccionar bacterias resistentes a tetraciclina o ampicilina.

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¿Qué son los Marcadores Auxotróficos?

Usar características nutricionales para seleccionar bacterias.

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¿Qué es el Ciclo Lítico?

ADN del fago se replica y lisa la bacteria.

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¿Qué es el Ciclo Lisogénico?

ADN del fago se integra en el genoma bacteriano.

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¿Qué es la Amplificación del Clon?

ADN externo en fagos infecta bacterias.

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¿Qué es la Genoteca de ADN Genómico?

Estrategia de recombinar ADN genómico con ADN de fago λ para obtener mayor cantidad de ADN.

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¿Qué es un Cósmido?

El cósmido consiste en un plásmido + segmentos del genoma de un fago filamentoso, como el fago λ.

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¿Qué es el Paseo Cromosómico?

Secuenciar segmentos de ADN para saber dónde se insertan.

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¿Qué es una Genoteca de Expresión de cDNA?

Aislar cDNA y generar genotecas de expresión.

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¿Sistema Cre-LoxP?

Se utiliza el Sistema Cre-LoxP

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¿Qué son las enzimas CRE?

Enzima Cre (fago Pl) corta secuencias LoxP de 34 pb.

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¿CRISPR/CAS9?

Guía de RNA une invasor

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¿PPARES?

Regulan metabolismo lípidos.

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¿Qué es un Raton Quimera?

Son ratones KO con vector

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¿Transgénicos?

Transgénicos aumentan rendimiento.

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Study Notes

  • These are study notes that cover genetic engineering, specifically focusing on vectors, cloning, and constructing genomic libraries.

Cloning Vectors and Construction of Genomic Libraries

  • Genomic and cDNA Libraries: Explores methods for constructing both genomic and cDNA libraries.
  • Vectors: Highlights expression vectors used in biotechnology.
  • Library Screening: Discusses screening for specific sequences in genomic libraries.
  • Probing: Covers the use of nucleic acids and antibodies as probes.

Recombinant DNA Experiment

  • DNA from a donor organism is extracted and cut with restriction endonucleases.
  • It is then ligated into a cloning vector to make recombinant DNA, also known as DNA construction.
  • The cloning vector-DNA insert is transferred into a host cell via transformation.
  • Cells containing the construct are identified and selected.
  • The construct can be engineered to ensure protein expression by the host cell.

Cloning Vectors

  • Requires a bacterial plasmid or cloning vector to introduce mainly eukaryotic DNA into a prokaryotic organism for protein expression.
  • The plasmid's promoter enables expression of the inserted DNA.
  • This leads to the production of the protein the gene encodes, thus becoming an expression vector.
  • The process involves extracting DNA, cutting DNA and the vector with restriction enzymes for ligation, inserting into bacteria, and selecting bacteria with the plasmid.
  • Various molecules such as plasmids (up to 10kb inserts), bacteriophages (20kb), cosmids (50kb), and YACs (200-800kb) can be used for cloning vectors.

Plasmids as Cloning Vectors

  • Focuses on the pBR322 plasmid
  • The nomenclature includes:
  • "p" for plasmid
  • "BR" for the initials of the creators (F. Bolivar and R. Rodriguez)
  • "322" distinguishes it from others developed in the same lab.
  • pBR322 plasmid has genes for ampicillin (Ampr) and tetracycline (Tetr) resistance, allowing selection of bacteria incorporating these genes.
  • It features unique restriction sites for BamHI, HindIII, and Sall within the Tetr gene, Pst I in the Ampr gene, and EcoRI outside of coding regions.
  • The plasmid contains:
  • pMB1 replication origin, functional in E. coli
  • high copy number
  • is non-transferable to other bacteria.
  • Synthetic plasmids are made from DNA, assembled to order.
  • These include a polylinker (multiple cloning site) for easy insertion of any insert near the replication origin (OriC).

Ways to Select Bacteria that Include the Plasmid

  • Selectable markers such as genes that break down a substrate into a colored product can be used to identify bacteria with the plasmid.
  • For example, the LacZ gene encodes β-galactosidase, which breaks down X-gal to produce a blue-colored product.
  • Bacteria with β-galactosidase will turn blue in the presence of X-gal.
  • B-galactosidase is activated by IPTG in the culture medium with the plasmid containing the LacZ gene for identification.

Selecting Through Hybridization

  • Bacteria are grown on a plate then transferred to a nitrocellulose filter to generate a copy for analysis.
  • The DNA is exposed by lysing the cells and then denatured, allowing hybridization with a fluorescent or radioactive probe.
  • Only bacteria containing DNA complementary to the probe will be marked.

Selection by Immunodetection

  • Utilizes an antibody specific to the protein of interest.
  • It is associated with a secondary antibody that produces a colorimetric reaction for protein marking.
  • A replica of the bacterial plate is made on a nitrocellulose filter.
  • Adding a primary antibody and then a secondary antibody linked to an enzyme, generates a colored product to indicate the protein of interest's presence.
  • For example, detecting insulin involves using an anti-insulin antibody (primary) and then a secondary antibody linked to a fluorescent or radioactive particle for visualization.

Negative Selection of Clones in pBR322

  • pBR322 confers resistance to ampicillin and tetracycline
  • The bacteria that incorporate the plasmid will be resistant to both antibiotics.
  • To select the bacteria, a media containing both antibiotics is used to kill tetracycline-sensitive bacteria.
  • A replica without tetracycline is required in order to do this procedure.
  • Replicas are made, and to avoid contaminations antibiotics are added
  • amplicillin is added in this instance, not tetracycline

Selection by Nutritional Characteristics (Auxotrophic Markers):

  • Selection is based on bacterial nutritional requirements with auxotrophic markers.
  • Original bacterial plates transferred to a minimal medium lacking a nutrient
  • e.g., glucose alongside a complete medium
  • Depending on the introduced plasmid, bacteria either survive or die
  • If they require glucose, they die
  • The colonies bacteria that survive in medium gets picked for growing up.

Phages as Cloning Vectors

  • The process starts with a phage infecting a bacterium, introducing its DNA, which then follows two growth cycles:
  • Lysitic
  • Lysogenic
  • In the lytic cycle, the phage DNA does not integrate into the bacterial DNA.
  • The viral DNA replicates and creates new phages, causing the bacterial cell to lyse and release the phages.
  • In the lysogenic cycle, the phage DNA integrates into the bacterial genome.
  • The bacterium contains viral DNA, dividing as if it were its own.
  • In Bacteria the transformation is called infecting.

Amplification of the Clone via the Lytic Cycle

  • Selection depends on the introduced material
  • Usually more complex than in previous cases.
  • Bacteria is cultivated in a petri dish and infeted with phages
  • Phages have previously had DNA put into them.
  • The end result is the formation of colonies according to the different phages that we had.

Phage Lambda (λ)

  • Has a genome of about 45,000bp.
  • It contains a non-essential, 15kbp central fragment for replication or infection.
  • It can be eliminated by restriction enzymes and replaced with an insert
  • About 15kbp after.
  • "In vitro" packaging of DNA follows:
  • Capsid formation
  • Viral particle formation
  • Transfection or infection of cells
  • Propagation through the phages
  • Human DNA may be introduced into the phages, and it is also possible to obtain two DNA fragments for DNA to be expressed
  • If genes are marked with radiation this proves they are active.

Genomic Libraries

  • Genomic libraries can be generated with the introduction of different genes into different phages.
  • Another way to search for the bacteria that are needed:
  • Make a replica on a nitrocellulose filter
  • Lysing the bacteria
  • Hybridize DNA to have a marked probe

Production and Purification of Recombinant Protein in E. coli

  • Culture of bacteria with plasmids/phages containing the insert of interest
  • Add IPTG to promote plasmid development.
  • IPTG contains a polymerase, which expresses the insert
  • Prepare cellular extracts from the bacteria producing the protein
  • Introduce into nickel columns where the cellular debris goes.
  • In the remaining extract is the protein that has been used in the ilusion with ididacol.
  • The pure proteins, and the vectors of expressions can be identified by their vectors, and whether they have capacity to contain the protein if the expression is given.

Production of Polyclonal Antibodies

  • Purified protein is injected into rabbits to develop polyclonal antibodies.
  • Polyclonal antibodies:
  • Divide and interact against many epitopes of a protein
  • Monoclonal antibodies:
  • Interact against one epitopes
  • Extracted blood contains protein specific polyclonal antibodies that can be verified in affinity chromatography.

Coupled Transcription-Translation in Vitro (Cell-Free System)

  • A tool for producing toxic proteins for E. coli.
  • Requires DNA (circular or linear) for transcription in vitro by adding elements
  • ribosomes, RNApoly, DNApoly etc.
  • Translation then occurs to synthesize targeted protein from that DNA

Production of Recombinant Proteins

  • To produce a recombinant protein, make to consider the aspects
  • The gene must be cloned, and characterised
  • It must be subcloned in a vector
  • It must be transferred to cells
  • Examples are somatostatin, and the insulin

Strategies for cloning and construction of genothics

  • Genomics are produced by finding:
  • the promoter
  • the exons
  • the intorns
  • the restriction enzymes
  • For construction of genothices
  • Recombine the gene with DNA of the 2.
  • It has the phago inject the culture of bacteria
  • This will obtain the major DNA
  • The bacteria freezes with the genothics
  • Genomics, which are places where large quantities of genes are maintained.
  • Genothics will be produced by synthesising cDNA which has retrotranscription.

Genomic DNA (λ y Cos) Genothics

  • Are constructed from genthic DNA
  • The cut out for enzymes of restriction
  • As well it has a replesement vector where it will insert the ligate
  • Digest
  • ligatsation
  • Amplication
  • titration
  • Bacteria which lisis of the fago litito

Consmids

  • Re widely used vectors
  • Used for genothics of great size.

Screening for Sequences in Genothics (Screening)

  • The lasties of infection will have genes that have resistance to atipotics
  • Making selection with blue, and whire
  • Selection if there is a hybridization with raidicatica

Chromosomal Walking → Genothical DNA

  • The mapping
  • The representation
  • Dna is cut where has not been inserted.
  • The positination

D. Genothics of cDNA Expression

  • For inserting the cDNA without introns

Trasngenic Seminar

Trasngenic Plants

  • The gen modified
  • The enhancement and the result of production.

Transgenic Animal

  • Bacteria
  • Restriction sight
  • Plamist ti
  • Recombinat ti
  • Adnas

Mice Konk Out ( Trasnagenic)

  • ES cells
  • Vectorial Director
  • Neo casetier
  • Bloqued the replications of DNA

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