Un microorganismo transgénico es un microbio que ha sido alterado mediante el uso de tecnología de ADN recombinante para insertar materiales genéticos extraños en su genoma. Verás cómo la ingeniería metabólica logra la reconfiguración del metabolismo celular y las manipulaciones de la red metabólica a través de tecnologías transgénicas. Aprende cómo puedes modificar secuencias de ADN genómico microbiano objetivo y adquiere conocimientos vitales para la reconstrucción de vías de ADN. Las emocionantes características de la tecnología de edición del genoma destacarán la eficiencia y confiabilidad, así como la precisión y racionalidad, de los modelos pasados y actuales. Diseccionarás los promotores, los sitios de unión a ribosomas y las técnicas de modulación génica mediada por ARN, así como sus funciones esenciales en la producción eficiente de proteínas. Aprende sobre la importancia del número de copias de genes en el etiquetado de plásmidos replicón y la ingeniería microbiana. Se destacarán las ventajas y deficiencias de las herramientas utilizadas en la ingeniería de vías metabólicas como la ingeniería automatizada multiplex (MAGE), las regiones intergénicas sintonizables (TIGRs) y la MAGE de co-selección (CoS-MAGE). Se discutirán las ideas básicas de los sistemas de repeticiones palindrómicas cortas interespaciadas agrupadas y regularmente espaciadas (CRISPR), así como las herramientas de edición del genoma asociadas a CRISPR (CRISPR-Cas). Verás cómo el desarrollo de CRISPR proporcionó tecnologías robustas para los avances en la edición del genoma y las técnicas de biología sintética.

A continuación, se presentará una breve historia de la herramienta CRISPR-Cas y las ventajas de esta tecnología. Aprenderás sobre el array CRISPR y los sistemas de clasificación del sistema inmune adaptativo procariota. El módulo sobre la estructura del locus CRISPR cubrirá las regiones únicas y espaciadoras repetidas de los microorganismos con una visión general del bioma de Streptococcus thermophilus como estudio de caso correspondiente. Examinarás las características importantes de las 'secuencias líder', los tres pasos cruciales en la inmunidad mediada por CRISPR, así como las funciones vitales de las proteínas Cas. De manera similar, se explicarán los conceptos de protoespaciador, biogénesis e interferencia. Aprenderás sobre el método CRISPR-Cas tipo II más utilizado desarrollado a partir de la bacteria Streptococcus pyogenes, así como los componentes vitales necesarios para sus funciones. Además, estudiarás cómo el modelo afecta las estrategias de introducción y eliminación de genes a través de mecanismos de unión de extremos no homólogos (NHEJ) y reparación dirigida por homología (HDR). Luego, se discutirán las ventajas de este sistema sobre otras herramientas convencionales. Se explorará la aplicación del sistema de control de la transcripción génica por interferencia CRISPR (CRISPRi) y la mutación de los dos dominios nucleasa de las proteínas Cas9, lo que resulta en la Cas9 catalíticamente desactivada (dCas9). Asimismo, compararás y contrastarás los modelos de edición y regulación génica examinando las proteínas de dominio Cas9 y dCas9 de S. pyogenes. Los modelos cubrirán las actividades endonucleasa del lóbulo nucleasa (NUC) y el lóbulo de reconocimiento (REC), así como las actividades de unión de los dominios RuvC1 y HNH (H841A).

Finalmente, se estudiarán los circuitos genéticos complejos para el control del gen reportero repT y la conversión de fenilacetato a tolueno a través del operón lac (lac O). Aprende sobre los procedimientos de activación CRISPR (CRISPRa) e interferencia/activación CRISPR (CRISPRi/a), y sus aplicaciones en la ingeniería de vías microbianas. Se mostrarán las clasificaciones de los productos químicos importantes producidos por las fábricas de células microbianas, y se tabulará la importancia de la producción a gran escala de los productos químicos. Los módulos sobre ingeniería metabólica para la producción de biocombustibles examinarán las fábricas de células microbianas, los procesos económicos factibles y las materias primas para producir biocombustibles. Aprenderás sobre los roles de los etanógenos y las bacterias entéricas en la producción de etanol, así como las estrategias de evolución adaptativa propuestas para la mejora de rasgos en E. coli y S. cerevisiae para obtener mejores rendimientos de biocombustibles. Se explicarán las aplicaciones de la ingeniería metabólica en la producción de aminoácidos a través del enfoque intuitivo racional, así como las estrategias sistemáticas y racional-aleatorias para el diseño de cepas microbianas. Luego, se discutirán los conceptos de ingeniería de cofactores y los 'efectos desencadenantes' que mejoran la producción de L-glutamato de C. glutamicum. ¿Cuáles son las herramientas más efectivas para la edición de genes y la expresión de vías? ¿Cómo se pueden mejorar las fábricas de células microbianas para obtener los productos químicos deseados en cantidades comerciales? Estas preguntas se abordarán en este curso y se considerarán los hechos que las rodean. Los aspectos complejos y altamente técnicos de este curso se han simplificado para hacerlo más emocionante y gratificante. ¿Estás listo para el desafío? ¡Comienza este curso hoy!