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En biología molecular, un gen reportero (a menudo simplemente reportero) es un gen que los investigadores unen a una secuencia reguladora de otro gen de interés en bacterias, cultivos celulares, animales o plantas. Estos genes se denominan informadores porque las características que confieren a los organismos que los expresan son fácilmente identificables y medibles, o porque son marcadores seleccionables. Los genes informadores se utilizan a menudo como indicación de si un determinado gen ha sido captado 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 u organismo. En el caso de las bacterias o células procariotas en cultivo, esto suele ser en forma de una molécula de ADN circular llamada plásmido. Es importante utilizar un gen reportero que no se exprese de forma nativa en la célula u organismo en estudio, ya que la expresión del reportero se está utilizando como un marcador para la captación exitosa del gen de interés.
Los genes reporteros comúnmente utilizados que inducen características visualmente identificables suelen implicar proteínas fluorescentes y luminiscentes. Algunos ejemplos son el gen que codifica la proteína verde fluorescente de las medusas (GFP), que hace que las células que la expresan brillen en verde bajo la luz azul, la enzima luciferasa, que cataliza una reacción con la luciferina para producir luz, y la proteína roja fluorescente del gen dsRed . El gen GUS se ha utilizado comúnmente en las plantas, pero la luciferasa y la GFP son cada vez más comunes.
Un reportero 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 aparezcan de color azul cuando se cultivan en un medio que contiene el sustrato análogo X-gal. Un ejemplo de marcador seleccionable que también es un reportero en bacterias es el gen de la cloranfenicol acetiltransferasa (CAT), que confiere resistencia al antibiótico cloranfenicol.
| Nombre del gen | Producto del gen | Ensayo | Ref. |
|---|---|---|---|
| lacZ | β-galactosidase | Enzyme assay, Histochemical | |
| cat | Chloramphenicol acetyltransferase | Chloramphenicol acetylation | |
| gfp | Green fluorescent protein | Fluorescent | |
| rfp | Red fluorescent protein | Microscopical, Spectrophotometry | |
| luc | Luciferase enzyme | Bioluminescence |
Transformation and transfection assays
Muchos métodos de transfección y transformación -dos formas de expresar un gen extraño o modificado en un organismo- sólo son eficaces en un pequeño porcentaje de una población sometida a las técnicas. Por lo tanto, es necesario un método para identificar esos pocos eventos de captación de genes que tienen éxito. Los genes informadores utilizados de este modo se expresan normalmente bajo su propio promotor (regiones del ADN que inician la transcripción del gen) independiente del del gen de interés introducido; el gen informador puede expresarse de forma constitutiva (es decir, está «siempre encendido») o inducible con una intervención externa como la introducción de β-D-1-tiogalactopiranósido (IPTG) en el sistema de β-galactosidasa. Como resultado, la expresión del gen reportero es independiente de la expresión del gen de interés, lo que supone una ventaja cuando el gen de interés sólo se expresa en determinadas condiciones específicas o en tejidos de difícil acceso.
En el caso de los reporteros con marcadores seleccionables, como el CAT, la población transfectada de bacterias puede cultivarse en un sustrato que contenga cloranfenicol. Sólo aquellas células que hayan tomado con éxito la construcción que contiene el gen CAT sobrevivirán y se multiplicarán en estas condiciones.
Ensayos de expresión de genes
Los genes informadores pueden utilizarse para ensayar la expresión de un gen de interés que normalmente es difícil de ensayar cuantitativamente. Los genes informadores pueden producir una proteína que tiene un efecto poco evidente o inmediato en el cultivo celular o en el organismo. Lo ideal es que no estén presentes en el genoma nativo para poder aislar la expresión del gen reportero como resultado de la expresión del gen de interés.
Para activar los genes reporteros, 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 de acción cis, donde los dos genes están bajo los mismos elementos promotores y se transcriben en una sola molécula de ARN mensajero. A continuación, el ARNm se traduce en proteína. Es importante que ambas proteínas puedan plegarse correctamente en sus conformaciones activas e interactuar con sus sustratos a pesar de estar fusionadas. Al construir la construcción de ADN, se suele incluir un segmento de ADN que codifica una región enlazadora polipeptídica flexible para que el reportero y el producto génico sólo interfieran mínimamente entre sí. Los genes informadores también pueden expresarse por inducción durante el crecimiento. En estos casos, se utilizan elementos de acción trans, como los factores de transcripción, para expresar el gen reportero.
Los ensayos con genes reporteros se han utilizado cada vez más en el cribado de alto rendimiento (HTS) para identificar inhibidores y activadores de moléculas pequeñas de las dianas y vías proteicas para el descubrimiento de fármacos y la biología química. Debido a que las propias enzimas reporteras (por ejemplo, la luciferasa de luciérnaga) pueden ser objetivos directos de las pequeñas moléculas y confundir la interpretación de los datos de HTS, se han desarrollado nuevos diseños de reporteros de coincidencia que incorporan la supresión de artefactos.
Ensayos de promotores
Los genes reporteros pueden utilizarse para ensayar la actividad de un promotor concreto en una célula u organismo. En este caso no hay un «gen de interés» separado; el gen informador se coloca simplemente bajo el control del promotor objetivo y la actividad del producto del gen informador se mide cuantitativamente. Los resultados se comunican normalmente en relación con la actividad bajo un promotor «consenso» conocido por inducir una fuerte expresión génica.
Otros usos
Un uso más complejo de los genes reporteros a gran escala es en el cribado de dos híbridos, cuyo objetivo es identificar las proteínas que interactúan de forma nativa entre sí in vivo.
Véase también
- Sistema reportero GUS
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- Investigaciones destacadas e información actualizada sobre genes reporteros.
- Conservación de embriones enteros de ratón para la actividad de la β-galactosidasa (lacZ).