16.11:
Genes reporteros
Reporter genes are a type of protein-coding gene that are often tagged to a gene of interest. Once inside a target cell, reporter genes usually produce visually identifiable characteristics like fluorescence and luminescence when expressed along with the gene of interest. Thus, reporter genes “report” the presence or absence of genes of interest in an organism, determine the gene expression pattern, or track the physical location of a DNA segment or protein in the cell.
Commonly used reporter genes are – GFP (green fluorescent protein gene), lacZ (β- galactosidase gene), RFP (red fluorescent protein gene), and Luc (luciferase gene). The cells expressing GFP glow green when excited by wavelengths of blue to the ultraviolet range, while those expressing RFP glow red when excited by wavelengths of 488 nm or 532 nm. The cells expressing the Luc gene produce luciferase enzymes that catalyze a reaction with luciferin to produce light. The lacZ gene is the most common reporter gene used in E.coli. It produces an enzyme β-galactosidase that causes the bacteria to appear blue when grown in a media containing X-gal substrate.
Besides the use of reporter genes in studying gene expression and localization, they can also help in studying the strength of promoters. This is done by placing a reporter gene downstream of the promoter in a plasmid and then introducing it into the mammalian cell. The expression of the reporter gene monitors the activity of the promoter. If the reporter gene expression is high, the promoter is said to be a strong promoter; it’s weak if the reporter gene expression is low.
Reporter gene, when placed downstream of the promoter in a plasmid, also helps in measuring transfection efficiency. The recombinant plasmid is transfected into a mammalian cell, and its expression shows that the cell is successfully transfected. The amount of protein produced by the recombinant plasmid shows its transfection efficiency.
Los investigadores utilizan genes reporteros para determinar cuándo y dónde se expresa un gen de interés. Un gen reportero codifica una proteína que se puede rastrear, como una proteína con una actividad enzimática conocida o una que es fluorescente.
La expresión génica está controlada por secuencias cis-reguladoras ubicadas aguas arriba o aguas abajo de la región codificante de un gen en el ADN.
El patrón y el momento de la expresión génica se pueden determinar mediante la creación de ADN recombinante con un gen reportero bajo el control de una secuencia cis-reguladora de interés e introduciéndola en células o en un organismo.
Este gen recombinante se introduce en diferentes tipos de células, y tanto el gen de interés como el gen reportero pueden expresarse.
Dado que el gen de interés y el gen reportero tienen la misma secuencia cis-reguladora, se expresan en las mismas células y al mismo tiempo. Por lo tanto, al monitorear la expresión del gen reportero, un científico puede rastrear dónde se expresa el gen de interés.
Uno de los genes reporteros más conocidos es el que codifica una proteína llamada proteína verde fluorescente, o GFP.
Se descubrió GFP en la medusa Aequorea victoria. La proteína produce una fluorescencia verde bajo luz ultravioleta, lo que permite a los investigadores rastrear su ubicación dentro de una célula.
Por ejemplo, para estudiar la expresión de β-tubulina en C. elegans, la secuencia codificante del gen β-tubulina se reemplazó por el gen gfp.
La expresión del gen gfp está ahora bajo el control del promotor del gen β-tubulina.
Este ADN recombinante se introdujo en el gusano mediante una microinyección, y el gen se expresó, de forma similar a la β-tubulina.
La localización de la GFP se monitorizó mediante microscopía de fluorescencia. Como se demostró fluorescencia GFP en las neuronas receptoras táctiles, es probable que este sea un sitio donde se expresa la β-tubulina.
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