Streptomyces coelicolor es el organismo modelo para el estudio de los estreptomicetos, que son bacterias pertenecientes al género Streptomyces. A pesar de los avances de las últimas décadas en el entendimiento de la biología molecular de estos organismos, existen aspectos importantes que han sido poco estudiados. Uno de estos es el estudio de las barreras que presentan los estreptomicetos para el intercambio de material genético. En particular S. coelicolor presenta una fuerte barrera que consiste en un sistema de restricción de DNA metilado, que impide la entrada de DNA cuando éste proviene de un organismo que modifica su DNA. El sistema de restricción de DNA metilado es activo tanto contra DNA metilado en adeninas como contra DNA metilado en citosinas. Evidencias provenientes de la secuencia del genoma de S. coelicolor nos hacen pensar que el sistema está compuesto por varias enzimas de restricción de tipo IV codificadas en genes presentes en islas genómicas adquiridas por transferencia horizontal. El presente proyecto tiene por objeto el estudio del sistema de restricción de DNA metilado de S. coelicolor, y tiene por objetivo fundamental identificar las nucleasas que componen el sistema, así como estudiar las características de los mismas, tanto in vivo como in vitro. Para conseguir estos objetivos será necesario abordar el estudio de este sistema mediante diferentes estrategias. Una de ellas será la estrategia dirigida, en la que se obtendrán cepas mutantes nulas en aquellos genes que codifican enzimas que muestran similitud con otras enzimas de restricción de tipo IV ya descritas; estos genes candidatos ya han sido identificados mediante un análisis de la secuencia del genoma de S. coelicolor. La otra estrategia consistirá en emplear métodos de selección genética para aislar mutantes afectadas en la restricción de DNA metilado, y posteriormente mapear las mutaciones para identificar a los genes responsables. Una vez identificados los genes que codifican las enzimas responsables del sistema de restricción de DNA metilado, se estudiarán éstas individualmente. Lo anterior se hará tanto in vivo, clonándolas y expresándolas en una cepa de Streptomyces muy relacionada a S. coelicolor, pero que carece de actividad de restricción de DNA metilado, como in vitro, mediante su clonación en vectores de expresión de Escherichia coli, su purificación, y el estudio de sus características bioquímicas. Adicionalmente este trabajo nos permitirá después construir una cepa mutante múltiple de S. coelicolor, carente de las actividades que dan lugar a la restricción de DNA metilado.

Este es un proyecto que contribuirá al conocimiento básico de la biología de Streptomyces coelicolor, el cual es un microorganismo de importancia como modelo de los estreptomicetos, un grupo bacteriano muy diverso y de gran importancia biotecnológica. El objeto de estudio de este proyecto, el sistema de restricción de DNA metilado de S. coelicolor, servirá como modelo para entender este fenómeno en otros estreptomicetos. Lo anterior es importante puesto que el estudio de estos sistemas ha sido hasta cierto punto relegado, pues están compuestos por enzimas que no tienen una aplicación directa. En el caso de los estreptomicetos la presencia de estos sistemas es común, pero nadie los ha estudiado en detalle hasta ahora, a pesar de representar una fuerte barrera para la manipulación genética. La evidencia proveniente del análisis de la secuencia del genoma de S. coelicolor indica que puede tratarse de un sistema en el que participan enzimas poco parecidas a las ya descritas en la literatura, que de por sí son muy escasas. Esto nos indica que se trata de un sistema novedoso. El género Streptomyces es extremadamente diverso y es frecuente que en la manipulación de diversas cepas existan barreras para la manipulación genética. Conocer mejor estas barreras ayudará a eliminarlas en un futuro, con el fin de lograr un mejoramiento más eficiente de diferentes estreptomicetos con potencial biotecnológico. Esperamos con este proyecto también poder contribuir a la formación de recursos humanos. Actualmente estamos en el proceso de buscar alumnos interesados en realizar sus tesis de licenciatura o de posgrado dentro de este proyecto. Adicionalmente abriremos el próximo semestre un Taller dentro del plan de estudios de la carrera de Biología para que alumnos interesados puedan trabajar en este proyecto, lo que eventualmente se convertirá en su tesis de licenciatura. Esperemos que durante el primer año del desarrollo del proyecto podamos ya haber incorporado al menos a un par de estudiantes, y de ello se informará oportunamente a la DGAPA.