Gen reportero

En biología molecular, un gen informador (a menudo simplemente reportero) es un gen que los investigadores asocian a una secuencia reguladora de otro gen de interés en bacterias, cultivos celulares, animales o plantas. Dichos genes se denominan reporteros porque las características que confieren a los organismos que los expresan se identifican y miden fácilmente, o porque son marcadores seleccionables. Los genes informadores se utilizan a menudo como una indicación de si un determinado gen ha sido incorporado o expresado en la población de células u organismos.

Genes informadores comunes

Para introducir un gen informador en un organismo, los científicos colocan el gen informador y el gen de interés en la misma construcción de ADN que se insertará en la célula o el organismo. Para las bacterias o las células procarióticas en cultivo, esto suele tener la forma de una molécula de ADN circular llamada plásmido. Para los virus, esto se conoce como vector viral. Es importante utilizar un gen informador que no se exprese de forma nativa en la célula u organismo en estudio, ya que la expresión del informador se utiliza como marcador para la captación exitosa del gen de interés.

Los genes indicadores de uso común que inducen características identificables visualmente generalmente involucran proteínas fluorescentes y luminiscentes. Los ejemplos incluyen el gen que codifica la proteína fluorescente verde (GFP) de las medusas, que hace que las células que la expresan brillen de color verde bajo la luz azul, la enzima luciferasa, que cataliza una reacción con la luciferina para producir luz, y la proteína fluorescente roja del gen dsRed [fr]. El gen GUS se ha usado comúnmente en plantas, pero la luciferasa y la GFP se están volviendo más comunes.

Un informador común en las bacterias es el gen lacZ de E. coli, que codifica la proteína beta-galactosidasa. Esta enzima hace que las bacterias que expresan el gen se vean azules cuando crecen en un medio que contiene el sustrato análogo X-gal. Un ejemplo de marcador seleccionable que también es informador en bacterias es el gen de la cloranfenicol acetiltransferasa (CAT), que confiere resistencia al antibiótico cloranfenicol.

Ensayos de transformación y transfección

Muchos métodos de transfección y transformación, dos formas de expresar un gen extraño o modificado en un organismo, son efectivos solo en un pequeño porcentaje de una población sujeta a las técnicas. Por lo tanto, es necesario un método para identificar esos pocos eventos exitosos de captación de genes. Los genes informadores usados de esta manera normalmente se expresan bajo su propio promotor (regiones de ADN que inician la transcripción del gen) independientemente del gen de interés introducido; el gen informador se puede expresar de forma constitutiva (es decir, está 'siempre activo') o induciblemente con una intervención externa como la introducción de isopropil β-D-1-tiogalactopiranósido (IPTG) en la β-galactosidasa sistema. Como resultado, la expresión del gen reportero es independiente de la expresión del gen de interés, lo que es una ventaja cuando el gen de interés solo se expresa bajo ciertas condiciones específicas o en tejidos de difícil acceso.

En el caso de indicadores de marcadores seleccionables como CAT, la población transfectada de bacterias se puede cultivar en un sustrato que contiene cloranfenicol. Solo aquellas células que han asumido con éxito la construcción que contiene el gen CAT sobrevivirán y se multiplicarán en estas condiciones.

Ensayos de expresión génica

Los genes informadores se pueden usar para analizar la expresión de un gen de interés que normalmente es difícil de analizar cuantitativamente. Los genes informadores pueden producir una proteína que tiene poco efecto obvio o inmediato sobre el cultivo celular o el organismo. Idealmente, no están presentes en el genoma nativo para poder aislar la expresión del gen informador como resultado de la expresión del gen de interés.

Para activar los genes informadores, se pueden expresar de forma constitutiva, donde se unen directamente al gen de interés para crear una fusión de genes. Este método es un ejemplo del uso de elementos que actúan en cis donde los dos genes están bajo los mismos elementos promotores y se transcriben en una sola molécula de ARN mensajero. Luego, el ARNm se traduce en proteína. Es importante que ambas proteínas puedan plegarse adecuadamente en sus conformaciones activas e interactuar con sus sustratos a pesar de estar fusionadas. En la construcción de la construcción de ADN, generalmente se incluye un segmento de ADN que codifica una región conectora polipeptídica flexible, de modo que el informador y el producto génico solo interfieran mínimamente entre sí. Los genes informadores también se pueden expresar por inducción durante el crecimiento. En estos casos, los elementos que actúan en trans, como los factores de transcripción, se utilizan para expresar el gen informador.

El ensayo del gen reportero se ha utilizado cada vez más en el cribado de alto rendimiento (HTS) para identificar inhibidores y activadores de moléculas pequeñas de objetivos proteicos y vías para el descubrimiento de fármacos y la biología química. Debido a que las propias enzimas indicadoras (por ejemplo, la luciferasa de luciérnaga) pueden ser objetivos directos de moléculas pequeñas y confundir la interpretación de los datos de HTS, se han desarrollado nuevos diseños de indicadores de coincidencia que incorporan la supresión de artefactos.

Ensayos de promotores

Los genes informadores se pueden usar para analizar la actividad de un promotor particular en una célula u organismo. En este caso no hay un "gen de interés" separado; el gen informador simplemente se coloca bajo el control del promotor objetivo y la actividad del producto del gen informador se mide cuantitativamente. Los resultados normalmente se informan en relación con la actividad bajo un "consenso" promotor conocido por inducir una fuerte expresión génica.

Otros usos

Un uso más complejo de los genes indicadores a gran escala es el cribado de dos híbridos, cuyo objetivo es identificar proteínas que interactúan de forma nativa entre sí in vivo.