Producción y evaluación catalítica de una Taq ADN polimerasa recombinante como alternativa para aplicaciones biotecnológicas
Palabras clave:
Polimerasa Taq, Proteínas recombinantes, Expresión génica, Biotecnología, Reacción en Cadena de la Polimerasa, Autonomía científica y técnicaResumen
La Taq ADN polimerasa recombinante es una herramienta esencial en biología molecular. La pandemia por COVID 19 evidenció la vulnerabilidad de los sistemas científicos frente a la dependencia de proveedores externos para la obtención de insumos críticos, como esta enzima. En este contexto, el presente estudio tuvo como objetivo desarrollar un protocolo optimizado para la producción, purificación y validación funcional de una Taq polimerasa recombinante, con el fin de fortalecer la autosuficiencia de un laboratorio nacional. Para ello, se transformaron células Escherichia coli BL21(DE3) con el plásmido pOpenTaq y se evaluaron distintas condiciones de inducción para maximizar la expresión de la enzima. La purificación de la Taq polimerasa se hizo mediante una estrategia combinada de precipitación térmica y salina, seguida de cromatografía de exclusión molecular. Finalmente, la actividad enzimática se evaluó por PCR, en comparación con una Taq comercial. Los resultados mostraron que la expresión y rendimiento óptimos se alcanzaron a 37 °C con 1 mM de IPTG, a las 4 horas post-inducción. La Taq recombinante presentó una pureza superior al 90 % y exhibió una actividad catalítica comparable a la de la enzima comercial, permitiendo la amplificación eficiente de fragmentos de ADN, incluso desde muestras clínicas complejas. En conclusión, el protocolo desarrollado demostró ser eficiente, reproducible y escalable, representando un avance concreto hacia la producción local de reactivos estratégicos. Su implementación en diferentes sistemas de investigación puede fortalecer las capacidades en I+D+i y contribuir a una mayor autonomía científica y biotecnológica nacional.
Biografía del autor/a
Luna Torres-Hichster, Universidad El Bosque
Laboratorio de Parasitología Molecular, Vicerrectoría de Investigaciones, Universidad El Bosque
Carlos Nieto-Clavijo, Universidad El Bosque
Laboratorio de Parasitología Molecular, Vicerrectoría de Investigaciones, Universidad El Bosque
Liliana Morales, Universidad El Bosque
Laboratorio de Parasitología Molecular, Vicerrectoría de Investigaciones, Universidad El Bosque
Jacqueline Chaparro-Olaya, Universidad El Bosque
Laboratorio de Parasitología Molecular, Vicerrectoría de Investigaciones, Universidad El Bosque
Referencias bibliográficas
Ahrberg, C. D., Manz, A., & Neužil, P. (2021). Palm-sized device for point-of-care nucleic acid-based diagnosis of infectious diseases. Analytical Chemistry, 93(9), 4240–4250. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.0c04838
Arakawa, T., & Philo, J. S. (2007). The importance of counterion concentration in protein solutions. Biophysical Chemistry, 127(1–2), 1–7. https://doi.org/10.1016/j.bpc.2006.07.003
Bartlett, J. M. S., & Stirling, D. (2003). A short history of the polymerase chain reaction. In J. M. S. Bartlett & D. Stirling (Eds.), PCR protocols (Vol. 226, pp. 3–6). Humana Press. https://doi.org/10.1385/1-59259-384-4:3
Berlec, A., & Strukelj, B. (2013). Current state and recent advances in biopharmaceutical production in Escherichia coli, yeasts and mammalian cells. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, 40(3–4), 257–274. https://doi.org/10.1007/s10295-013-1235-0
Chen, Z., Zhao, Y., He, H., & Ding, Y. (2020). Capacity building for the production of diagnostic reagents in developing countries: Lessons from China’s response to COVID-19. Health Research Policy and Systems, 18(1), 107. https://doi.org/10.1186/s12961-020-00635-w
Gaberc-Porekar, V., & Menart, V. (2001). Perspectives of immobilized-metal affinity chromatography. Journal of Biochemical and Biophysical Methods, 49(1–3), 335–360. https://doi.org/10.1016/S0165-022X(01)00200-7
Hoorfar, J., Cook, N., Malorny, B., Wagner, M., De Medici, D., Abdulmawjood, A., & Fach, P. (2004). Making internal amplification control mandatory for diagnostic PCR. Journal of Clinical Microbiology, 42(6), 1863–1868. https://doi.org/10.1128/JCM.42.6.1863-1868.2004
Innis, M. A., Gelfand, D. H., Sninsky, J. J., & White, T. J. (Eds.). (1990). PCR protocols: A guide to methods and applications. Academic Press.
Keitelman, I. A., Ramírez, R., Bianchi, M. B., & Carbone, C. (2020). COVID-19: desafíos y oportunidades para la producción pública de tecnología sanitaria en América Latina. Revista Panamericana de Salud Pública, 44, e140. https://doi.org/10.26633/RPSP.2020.140
Kubista, M., Andrade, J. M., Bengtsson, M., Forootan, A., Jonák, J., Lind, K., ... & Zoric, N. (2006). The real-time polymerase chain reaction. Molecular Aspects of Medicine, 27(2–3), 95–125. https://doi.org/10.1016/j.mam.2005.12.007
Lawyer, F. C., Stoffel, S., Saiki, R. K., Myambo, K., Drummond, R., & Gelfand, D. H. (1989). High-level expression, purification, and enzymatic characterization of full-length Thermus aquaticus DNA polymerase and a truncated form deficient in 5′ to 3′ exonuclease activity. PCR Methods and Applications, 2(4), 275–287. https://doi.org/10.1101/gr.2.4.275
Lozano Terol, G., Gallego-Jara, J., Sola Martínez, R. A., Martínez Vivancos, A., Cánovas Díaz, M., & de Diego Puente, T. (2021). Impact of the expression system on recombinant protein production in Escherichia coli BL21. Frontiers in Microbiology, 12, 682001. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.682001
Mullis, K., & Faloona, F. (1987). Specific synthesis of DNA in vitro via a polymerase-catalyzed chain reaction. Methods in Enzymology, 155, 335–350. https://doi.org/10.1016/0076-6879(87)55023-6
Ramasamy, M., Lee, J., & Kim, M. (2014). Enabling technologies towards development of cost-effective diagnostic devices for developing countries. Sensors and Actuators B: Chemical, 190, 673–682. https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.08.066
Rosano, G. L., & Ceccarelli, E. A. (2014). Recombinant protein expression in Escherichia coli: advances and challenges. Frontiers in Microbiology, 5, 172. https://doi.org/10.3389/fmicb.2014.00172
Schein, C. H. (1989). Production of soluble recombinant proteins in bacteria. Bio/Technology, 7(11), 1141–1149. https://doi.org/10.1038/nbt1189-1141
Schrader, C., Schielke, A., Ellerbroek, L., & Johne, R. (2012). PCR inhibitors – occurrence, properties and removal. Journal of Applied Microbiology, 113(5), 1014–1026. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2012.05384.x
Singh, A., Garg, N., & Pandey, A. (2021). Production and purification of recombinant thermostable DNA polymerases for molecular biology applications: Current perspectives. Biotechnology Advances, 48, 107719. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2021.107719
Studier, F. W. (2005). Protein production by auto-induction in high density shaking cultures. Protein Expression and Purification, 41(1), 207–234. https://doi.org/10.1016/j.pep.2005.01.016
UniProt Consortium. (2024). UniProt: the Universal Protein knowledgebase in 2024. Nucleic Acids Research, 52(D1), D1–D7. https://doi.org/10.1093/nar/gkad1010
van der Vlugt, R., Reusken, C., van der Eijk, A., Meijer, A., van den Kerkhof, H., & Niesters, H. (2021). Supply chain challenges during the COVID-19 pandemic: The Dutch experience. Eurosurveillance, 26(7), 2100031. https://doi.org/10.2807/1560-7917.ES.2021.26.7.2100031
Vieille, C., & Zeikus, J. G. (2001). Hyperthermophilic enzymes: sources, uses, and molecular mechanisms for thermostability. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 65(1), 1–43. https://doi.org/10.1128/MMBR.65.1.1-43.2001
Wang, W., Jiang, Y., Gao, L., Jiang, Y., Qiu, L., Zhao, M., & Wu, R. (2019). A simplified and efficient method for purification of Taq DNA polymerase. Preparative Biochemistry & Biotechnology, 49(4), 392–398. https://doi.org/10.1080/10826068.2018.1533853
Wingfield, P. T. (2017). Protein precipitation using ammonium sulfate. Current Protocols in Protein Science, 89, 4.1.1–4.1.9. https://doi.org/10.1002/cpps.30
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