Gen esencial
Genes esenciales son indispensables los genes de los organismos para crecer y reproducirse en determinadas crías medio ambiente. [1] Sin embargo, ser esencial depende en gran medida de las circunstancias en las que vive un organismo. Por ejemplo, un gen necesario para digerir el almidón solo es esencial si el almidón es la única fuente de energía. Recientemente, se han realizado intentos sistemáticos para identificar aquellos genes que son absolutamente necesarios para mantener la vida, siempre que estén disponibles todos los nutrientes. [2] Estos experimentos han llevado a la conclusión de que el número absolutamente necesario de genes para las bacterias es del orden de 250 a 300. Los genes esenciales de los organismos unicelulares codifican proteínas para tres funciones básicas que incluyen el procesamiento de información genética, envolturas celulares y producción de energía. [1] Esas funciones genéticas se utilizan para mantener un metabolismo central , replicar el ADN , traducir genes en proteínas., mantienen una estructura celular básica y median los procesos de transporte dentro y fuera de la célula. En comparación con los organismos unicelulares, los organismos multicelulares tienen genes más esenciales relacionados con la comunicación y el desarrollo. La mayoría de los genes esenciales en los virus están relacionados con el procesamiento y mantenimiento de la información genética. A diferencia de la mayoría de los organismos unicelulares, los virus carecen de muchos genes esenciales para el metabolismo, [1] lo que los obliga a secuestrar el metabolismo del huésped. La mayoría de los genes no son esenciales, pero transmiten ventajas selectivas y una mayor aptitud . Por lo tanto, la gran mayoría de genes no son esenciales y muchos pueden eliminarse sin consecuencias, al menos en la mayoría de las circunstancias.
Se han empleado dos estrategias principales para identificar genes esenciales en todo el genoma: eliminación dirigida de genes y mutagénesis aleatoria utilizando transposones . En el primer caso, los genes individuales anotados (u ORF ) se eliminan completamente del genoma de forma sistemática. En la mutagénesis mediada por transposones, los transposones se insertan aleatoriamente en tantas posiciones en un genoma como sea posible, con el objetivo de interrumpir la función de los genes diana (ver figura a continuación). Los mutantes de inserción que aún pueden sobrevivir o crecer sugieren que el transposón está insertado en un gen que no es esencial para la supervivencia. La ubicación de las inserciones de transposones se puede determinar mediante hibridación a microarrays [3] o mediantesecuenciación de transposones . En la tabla se muestra un resumen de dichas pantallas. [2] [4]
Tabla 1. Genes esenciales en bacterias . Mutagénesis : los mutantes dirigidos son deleciones de genes; los mutantes aleatorios son inserciones de transposones . Métodos : Los clones indican deleciones de un solo gen, la población indica mutagénesis de población completa, por ejemplo, usando transposones. Los genes esenciales de las pruebas de población incluyen genes esenciales para la aptitud (ver texto). ORF : número de todos los marcos de lectura abiertos en ese genoma. Notas: (a) colección mutante disponible; (b) método de cribado de esencialidad directo (por ejemplo, mediante ARN antisentido) que no proporciona información sobre genes no esenciales. (c) Solo se dispone de un conjunto de datos parcial. (d) Incluye la esencialidad genética prevista y la recopilación de datos de estudios publicados de esencialidad de un solo gen. (e) Proyecto en curso. (f) Deducido por comparación de los dos conjuntos de datos de esencialidad genética obtenidos independientemente en las cepas de P. aeruginosa PA14 y PAO1. (g) El resultado original de 271 genes esenciales se ha corregido a 261, con 31 genes que se pensaba que eran esenciales siendo de hecho no esenciales, mientras que desde entonces se han descrito 20 genes esenciales nuevos. [21](h) Contar genes con dominios esenciales y aquellos que conducen a defectos de crecimiento cuando se alteran como esenciales, y aquellos que conducen a una ventaja de crecimiento cuando se alteran como no esenciales. (i) Implicaba una biblioteca mutante completamente saturada de 14 réplicas, con 84,3% de posibles sitios de inserción con al menos una inserción de transposón. (j) Cada gen esencial se ha confirmado de forma independiente al menos cinco veces.
