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Articulo de referencia

Cepa (biología)

En biología , una cepa es una variante genética, un subtipo o un cultivo dentro de una especie biológica . Las cepas suelen considerarse conceptos inherentemente artificiales, c...

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En biología , una cepa es una variante genética, un subtipo o un cultivo dentro de una especie biológica . Las cepas suelen considerarse conceptos inherentemente artificiales, caracterizados por una intención específica de aislamiento genético. [ 1 ] Esto se observa con mayor facilidad en microbiología, donde las cepas se derivan de una sola colonia celular y generalmente se mantienen en cuarentena mediante las limitaciones físicas de una placa de Petri . Las cepas también se utilizan comúnmente en virología , botánica y con roedores empleados en estudios experimentales .

procariotas

Los procariotas ( bacterias y arqueas ) tienen un patrón de herencia vertical, con la excepción de los eventos de transferencia horizontal de genes. El concepto de cepa se basa tradicionalmente en el linaje del cultivo celular: el Código Procariota define una cepa como el grupo "de los descendientes de un único aislamiento en cultivo puro". En consecuencia, se espera que los procariotas de la misma cepa tengan diferencias fenotípicas y genéticas mínimas. (Ha habido algunas complicaciones en el caso de registros perdidos sobre linajes de cultivo). [ 2 ] Una cepa puede identificarse mediante un nombre asignado por algún autor (por ejemplo, "B6", "natto"), o mediante la abreviatura de una colección de cultivos seguida de un número (por ejemplo, ATCC 23308).

Lo anterior se ajusta bien a las cepas artificiales, a menudo construidas en laboratorios mediante mutagénesis seguida de selección, o a través de una modificación genética más directa. En biotecnología, se han construido cepas microbianas para establecer rutas metabólicas adecuadas para tratar diversas aplicaciones. [ 3 ] Históricamente, se ha dedicado un gran esfuerzo de investigación metabólica al campo de la producción de biocombustibles. [ 4 ] Escherichia coli es la especie más común para la ingeniería de cepas procariotas. Los científicos han logrado establecer genomas mínimos viables a partir de los cuales se pueden desarrollar nuevas cepas. [ 5 ] Estas cepas mínimas proporcionan una garantía casi absoluta de que los experimentos con genes fuera del marco mínimo no se verán afectados por rutas no esenciales. Las cepas optimizadas de E. coli se utilizan normalmente para esta aplicación. E. coli también se utiliza a menudo como plataforma para la expresión de proteínas simples. Estas cepas, como BL21, se modifican genéticamente para minimizar la actividad de la proteasa, lo que permite el potencial para una producción de proteínas a escala industrial de alta eficiencia . [ 6 ]

Cepa natural

El concepto de cepa también se ha extendido ad hoc a poblaciones naturales no cultivadas, como las identificadas mediante metagenómica . [ 7 ] Sin embargo, este tipo de uso revela un problema en la definición tradicional de cepa: cuando una bacteria se transfiere de un entorno silvestre a un cultivo, a menudo presenta cambios fenotípicos debido a la adaptación, pero las versiones silvestres y de laboratorio no suelen considerarse cepas separadas. [ 2 ]

Se ha propuesto una definición objetiva de cepa, independiente de los registros y basada únicamente en el genoma, para resolver el problema de la pérdida de registros y el cambio de fenotipo natural/de laboratorio. Rodríguez et al. (2024) encontraron que la identidad nucleotídica promedio (ANI) entre pares de genomas microbianos tiene una brecha natural entre el 99,2 % y el 99,8 %, además de la brecha previamente conocida del 95 % a nivel de especie. Además, encontraron que el uso de umbrales de ANI del 99,5 % o del 99,8 % produce asignaciones de "cepa" que concuerdan bien con las asignaciones históricas. [ 2 ]

Hongos

Tanto los hongos como las plantas se rigen por el Código Botánico . Por consiguiente, el término «cepa» no tiene un significado taxonómico oficial. En el uso común, el concepto de «cepa» es similar al de los procariotas (descendientes de un único aislamiento en cultivo puro). La práctica de nombrar las cepas también es similar a la de los procariotas (por ejemplo, «PC-3-7» = «NRRL 15500»).

Las cepas de levaduras son los sujetos más comunes de modificación genética eucariota, especialmente en lo que respecta a la fermentación industrial . [ 8 ]

Virología

Con la excepción de los eventos de recombinación, los virus presentan un patrón de herencia vertical, lo que justifica la adopción del concepto de cepa procedente de la microbiología. Sin embargo, desde entonces se ha producido una divergencia significativa: se ha afirmado que «no existe una definición universalmente aceptada para los términos "cepa", " variante " y "aislado" en la comunidad virológica, y la mayoría de los virólogos simplemente copian el uso de estos términos de otros». [ 9 ]

taxones particulares

Algunos grupos particulares de virus tienen una definición clara de "cepa".

Filoviridae

Una nomenclatura estandarizada de 2012-2013 para Filoviridae define los términos de la siguiente manera:

  • Las cepas de virus pertenecen a la misma especie. Se distinguen entre sí por características fenotípicas únicas que permanecen estables en condiciones naturales. [ 9 ] Una cepa de laboratorio se crea cuando una cepa, originalmente incapaz de causar enfermedad en algún animal, se vuelve capaz de hacerlo mediante pases seriados. [ 10 ]
  • Las variantes (genéticas) o mutantes pertenecen a la misma cepa. Incluye uno o varios aislados con una diferencia genómica, sintomática o en el modo de transmisión "leve" respecto a la cepa de referencia (tipo). [ 9 ] Una variante de laboratorio se deriva de un mutante mediante pases seriados. Debe presentar mutaciones en comparación con el ancestro, pero también debe tener una diferencia genética no superior al 10 %. [ 10 ]
  • Un aislado es simplemente un ejemplo de un virus en particular. Puede o no haber sido cultivado en un laboratorio. [ 9 ] Un aislado de laboratorio es un ejemplo de una cepa o variante de laboratorio. [ 10 ]

Un aislado de Filoviridae puede denominarse de tres maneras:

  • Nombre completo del virus , cepa / sufijo del huésped de aislamiento / país de muestreo / año de muestreo / designación de la variante genética - designación del aislado . Ejemplo: "Virus del Ébola/H. sapiens-tc/COD/1995/Kikwit-9510621".
  • Abreviatura del nombre del virus , cepa / aislamiento, sufijo del huésped / país de muestreo / año de muestreo / designación de la variante genética - designación del aislado . Ejemplo: "EBOV/Hsap/COD/95/Kik-9510621".
  • Abreviatura, abreviatura del virus [/ designación de variante genética [- designación de aislado ]]. Ejemplos: "EBOV/Kik-9510621", "EBOV/Kik", "EBOV".

Orthomyxoviridae

Los Orthomyxoviridae (virus de la gripe) tienen una nomenclatura de cepas estándar establecida por la OMS. Un ejemplo es "A/chicken/Nakorn-Patom/Thailand/CU-K2/04(H5N1)". Véase Influenza §  Nomenclatura de los virus de la gripe . [ 11 ]

La nomenclatura de la OMS no define el término cepa . A lo largo del documento, tiene un significado similar a "aislado".

construcciones virales artificiales

Los científicos han modificado cepas de virus para estudiar su comportamiento, como en el caso del virus de la gripe H5N1 . Si bien la financiación de este tipo de investigación ha generado controversia en ocasiones debido a preocupaciones de seguridad, lo que provocó una pausa temporal, posteriormente se ha reanudado. [ 12 ] [ 13 ]

La vacuna atenuada contra la gripe se elabora intercambiando los genes del antígeno de superficie (HA, NA) de un virus de la gripe humano por los de un virus de la gripe no humano que se replica deficientemente a la temperatura corporal humana. El virus resultante sigue replicándose deficientemente en humanos, al igual que su progenitor no humano. Sin embargo, el antígeno de superficie que porta enseñará al sistema inmunitario del receptor a reconocer el virus de la gripe humano correspondiente. [ 14 ]

Plantas

El término no tiene estatus de clasificación oficial en botánica; se refiere al conjunto de descendientes producidos a partir de un ancestro común que comparten una característica morfológica o fisiológica uniforme. [ 15 ] Una cepa es un grupo designado de descendientes que descienden de una planta modificada (producida por mejoramiento convencional o por medios biotecnológicos) o que resultan de una mutación genética.

Como ejemplo, algunas variedades de arroz se crean insertando nuevo material genético en una planta de arroz, [ 16 ] todos los descendientes de la planta de arroz genéticamente modificada son una variedad con información genética única que se transmite a las generaciones posteriores; la designación de la variedad, que normalmente es un número o un nombre formal, abarca todas las plantas que descienden de la planta modificada originalmente. Las plantas de arroz de la variedad se pueden cruzar con otras variedades o cultivares de arroz , y si se producen plantas deseables, estas se siguen cruzando para estabilizar los rasgos deseables; a las plantas estabilizadas que se pueden propagar y "conservar" (mantenerse idénticas a la planta madre) se les da un nombre de cultivar y se lanzan a la producción para que los agricultores las utilicen.

roedores

La rata Wistar, que fue la primera cepa de rata modelo desarrollada.

Una cepa de ratón o rata de laboratorio es un grupo de animales genéticamente uniformes. Las cepas se utilizan en experimentos de laboratorio. Las cepas de ratón pueden ser endogámicas , mutadas o modificadas genéticamente , mientras que las cepas de rata suelen ser endogámicas . Una población de roedores endogámicos se considera genéticamente idéntica después de 20 generaciones de apareamiento entre hermanos. Se han desarrollado muchas cepas de roedores para diversos modelos de enfermedades, y también se utilizan con frecuencia para probar la toxicidad de fármacos. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

Insectos

La mosca de la fruta común ( Drosophila melanogaster ) fue uno de los primeros organismos utilizados para el análisis genético , posee un genoma simple y es muy bien conocido. Sigue siendo un organismo modelo popular por muchas otras razones, como la facilidad de su cría y mantenimiento, y la velocidad y el volumen de su reproducción. Se han desarrollado diversas cepas específicas, incluyendo una versión no voladora con alas atrofiadas (que también se utiliza en el comercio de mascotas como alimento vivo para pequeños reptiles y anfibios).

Véase también

Referencias

  1. ↑ DIJKSHOORN, L.; URSING, BM; URSING, JB (2000). "Cepa, clon y especie: comentarios sobre tres conceptos básicos de bacteriología" . Journal of Medical Microbiology . 49 (5): 397– 401. doi : 10.1099/0022-1317-49-5-397 . PMID 10798550 . 
  2. 1 2 3 Rodríguez-R, Luis M.; Conrad, Roth E.; Viver, Tomeu; Feistel, Dorian J.; Lindner, Blake G.; Venter, Stephanus N.; Orellana, Luis H.; Amann, Rudolf; Rosselló-Mora, Ramón; Konstantinidis, Konstantinos T. (16 de enero de 2024). "Una brecha ANI dentro de las especies bacterianas que avanza en las definiciones de unidades intraespecies" . mBio . 15 (1) e02696-23. doi : 10.1128/mbio.02696-23 . PMC 10790751 . PMID 38085031 .  
  3. ↑ Lee, Sang Yup (16 de noviembre de 2012). "Metabolismo alterado y biología sintética en el desarrollo de cepas" . ACS Synthetic Biology . 1 (11): 491– 492. doi : 10.1021/sb300109d . PMID 23656224 . 
  4. ↑ Liu, Tiangang; Khosla, Chaitan (2010-11-03). "Modificación genética de Escherichia coli para la producción de biocombustibles". Annual Review of Genetics . 44 (1): 53– 69. doi : 10.1146/annurev-genet-102209-163440 . ISSN 0066-4197 . PMID 20822440 .  
  5. ↑ Sung, Bong Hyun; Choe, Donghui; Kim, Sun Chang; Cho, Byung-Kwan (30-11-2016). "Construcción de un genoma mínimo como chasis para la biología sintética" . Ensayos en Bioquímica . 60 (4): 337– 346. doi : 10.1042/ebc20160024 . ISSN 0071-1365 . PMID 27903821 .  
  6. ↑ Jeong, H; Kim, HJ; Lee, SJ (19 de marzo de 2015). "Secuencia completa del genoma de la cepa BL21 de Escherichia coli " . Anuncios del genoma . 3 (2) e00134-15. doi : 10.1128/genomeA.00134-15 . PMC 4395058. PMID 25792055 .  
  7. ↑ Marx, Vivien (28-04-2016). "Microbiología: el camino hacia la identificación a nivel de cepa" . Nature Methods . 13 (5): 401– 404. doi : 10.1038/nmeth.3837 . PMID 27123815 . 
  8. ^ Steensels, enero; Snoek, Tim; Meersman, Esther; Nicolino, Martina Picca; Voordeckers, Karin; Verstrepen, Kevin J. (1 de septiembre de 2014). "Mejora de las cepas de levadura industriales: explotación de la diversidad natural y artificial" . Reseñas de microbiología FEMS . 38 (5): 947– 995. Código bibliográfico : 2014FEMMR..38..947S . doi : 10.1111/1574-6976.12073 . ISSN 0168-6445 . PMC 4293462 . PMID 24724938 .   
  9. 1 2 3 4 Kuhn, Jens H.; Bao, Yiming; Bávaro, Sina; Becker, Stephan; Bradfute, Steven; Brister, J. Rodney; Bukreyev, Alexander A.; Chandran, Kartik; Davey, Robert A.; Dolnik, Olga; Tinte, John M.; Enterlein, Sven; Hensley, Lisa E.; Honko, Anna N.; Jahrling, Peter B.; Johnson, Karl M.; Kobinger, Gary ; Leroy, Eric M.; Palanca, Mark S.; Mühlberger, Elke; Netesov, Sergey V.; Olinger, Gene G.; Palacios, Gustavo; Patterson, Jean L.; Paweska, Janusz T.; Pitt, Luisa; Radoshitzky, Sheli R.; Saphire, Erica Ollmann; Smither, Sophie J.; Swanepoel, Robert; Towner, Jonathan S.; van der Groen, Guido; Volchkov, Viktor E.; Wahl-Jensen, Victoria; Warren, Travis K.; Weidmann, Manfred; Nichol, Stuart T. (2012). "Nomenclatura de virus por debajo del nivel de especie: una nomenclatura estandarizada para variantes naturales de virus asignados a la familia Filoviridae" . Archives of Virology . 158 (1): 301– 311. doi : 10.1007/s00705-012-1454-0 . ISSN 0304-8608 . PMC 3535543. PMID 23001720 .   
  10. 1 2 3 Kuhn, JH; Bao, Y; Bávari, S; Becker, S; Bradfute, S; Brister, JR; Bukreyev, AA; Caì, Y; Chandran, K; Davey, RA; Dolnik, O; Tinte, JM; Enterlein, S; González, JP; Formenty, P; Freiberg, AN; Hensley, LE; Honko, AN; Ignatyev, director general; Jahrling, PB; Johnson, KM; Klenk, HD; Kobinger, G; Lackemeyer, MG; Leroy, EM; Palanca, MS; Lofts, LL; Mühlberger, E; Netesov, SV; Olinger, GG; Palacios, G; Patterson, JL; Paweska, JT; Pitt, L; Radoshitzky, SR; Ryabchikova, EI; Zafiro, EO; Shestopalov, AM; Smither, SJ; Sullivan, NJ; Swanepoel, R; Takada, A; Towner, JS; van der Groen, G; Volchkov, VE; Wahl-Jensen, V; Warren, TK; Warfield, KL; Weidmann, M; Nichol, ST (junio de 2013). "Nomenclatura de virus por debajo del nivel de especie: una nomenclatura estandarizada para cepas y variantes de virus adaptados a animales de laboratorio asignados a la familia Filoviridae" . Archives of Virology . 158 (6): 1425–32 . doi : 10.1007/s00705-012-1594-2 . PMC 3669655. PMID 23358612 .  
  11. ↑ " Una revisión del sistema de nomenclatura para los virus de la influenza: un memorándum de la OMS" . Bull World Health Organ . 58 (4): 585– 591. 1980. PMC 2395936. PMID 6969132. Este memorándum fue redactado por los firmantes que figuran en la página 590 con motivo de una reunión celebrada en Ginebra en febrero de 1980.  
  12. ↑ Butler, Declan (2012). "Científicos piden una suspensión de 60 días de la investigación sobre la gripe mutante". Nature . doi : 10.1038/nature.2012.9873 . S2CID 84203734 . 
  13. ↑ "Gripe mutante" . Nature News Special . Consultado el 21 de abril de 2019 .
  14. ↑ Comité Asesor de la FDA sobre Vacunas y Productos Biológicos Relacionados (abril de 2007). «Documento informativo sobre la vacuna FluMist Live, Attenuated Influenza» (PDF) . Administración de Alimentos y Medicamentos . Archivado del original (PDF) el 26 de enero de 2018.
  15. ↑ Usher, George (1996), The Wordsworth Dictionary of Botany , Ware, Hertfordshire: Wordsworth Reference, p. 361, ISBN  978-1-85326-374-3
  16. ↑ Maugh II, Thomas H. (18 de febrero de 2008). "Genetistas moldearon cepas de arroz híbrido - Los Angeles Times" . Los Angeles Times .
  17. ↑ Anderson, Mark S.; Bluestone, Jeffrey A. (29 de noviembre de 2004). "EL RATÓN NOD: Un modelo de desregulación inmunitaria". Annual Review of Immunology . 23 (1): 447– 485. doi : 10.1146/annurev.immunol.23.021704.115643 . ISSN 0732-0582 . PMID 15771578 .  
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  • Centro de Recursos Genéticos de E. coli
  • EcoliWiki Índice de cepas de E. coli
  • Recurso Internacional de Cepas de Ratón (IMSR)
  • índice de cepa de rata