Design and characterization of a biosensor for the detection of aminoglycoside compounds with codon-readthrough activity.

Abstract

Las enfermedades raras o huérfanas se presentan en 5 de cada 10,000 individuos y son atribuidas en su gran mayoría a desordenes genéticos (80%); mientras que el resto son cánceres poco frecuentes, malformaciones congénitas e infecciosas, enfermedades autoinmunitarias y metabólicas; las cuales representan un problema de salud mundial ya que, al ser tan diversas entre sí, el desarrollo de fármacos para su tratamiento es escaso (solo el 5% tienen tratamiento) y aproximadamente 350 millones de la población mundial presenta afecciones de este tipo. La Distrofia Muscular de Duchenne (DMD) entra dentro de esta clasificación, al ser una enfermedad genética hereditaria, que produce un codón prematuro de terminación (PTC) en el gen que codifica para la producción de la proteína distrofina; en los años 1990s se descubrió que los aminoglucósidos (AGs) tienen potencial terapéutico para este tipo de enfermedades, ya que propician el fenómeno conocido como codon-readthrough (CR), provocando la restauración del gen afectado; sin embargo, su uso durante largos periodos de tiempo provoca ototoxicidad y nefrotoxicidad. Debido a lo anterior surgió la necesidad de descubrir nuevos productos naturales con actividad de aminoglucósido, provenientes principalmente de Actinomicetos. Actualmente las estrategias de detección de nuevos metabolitos comprenden el aislamiento, cultivo y extracción utilizando diferentes medios de cultivo; métodos de screening para detectar su bioactividad y el uso de herramientas bioinformáticas para la identificación de clusters de genes de biosíntesis (BGCs); sin embargo son procesos muy largos, costosos y carecen de especificidad al no estar encaminados a la detección de procesos celulares especializados; por lo que la industria farmacéutica ha dejado de invertir en su investigación y desarrollo. El presente trabajo describe a detalle el desarrollo un sistema de screening eficiente y mejorado con respecto a los a existentes, para la detección de moléculas con actividad de aminoglucósidos basado en CR; mediante la generación de un biosensor dentro de la levadura Saccharomyces cerevisiae utilizando un arreglo de biología sintética compuesto por los genes reporteros de crecimiento URA3 y luminiscencia Nluc.