1. Arcanum Project
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Aplicaciones a la Biotecnología
Circuito de cultivos bacterianos
capaces de sumar números binarios
Presentación realizada por:
Diego Pérez Pérez y Alfonso Agüera Sánchez

2. Índice
1. Resumen del Proyecto
2. El Estándar "Ubbit“
3. Ideando el circuito
4. Puertas Lógicas
5. Vídeos
6. Referencia Bibliográfica

3. Resumen del Proyecto
Vamos a construir circuitos basados en conjuntos de distintas estirpes de
bacterias, donde cada estirpe cumpla la función de una puerta lógica
(AND, OR, XOR...), y cada estirpe intercambie información con las demás. Combinando
las estirpes adecuadas, e introduciendo determinadas sustancias químicas, podemos
hacer que una comunidad bacteriana desempeñe funciones complejas.
Definiremos una sustancia, a la que bautizaremos como Ubbit (de Universal BioBit)
que será la sustancia de comunicación entre módulos. Así, cualquier grupo de
investigación podrá usar los módulos creados por otro grupo y combinarlos con los
suyos propios con la única condición de que ambos se acojan al estándar Ubbit.

4. El Estándar "Ubbit"
El aumento de sustancias de comunicación limitará a su vez el número de estirpes que
pueden estar en un mismo medio. Y ésto nos lleva a la necesidad de separar distintas
comunidades de bacterias en diferentes módulos de carácter universal, que pueden
combinarse de distintas formas para crear una población. Este proyecto perseguirá
encontrar una sustancia que sirva de comunicación entre comunidades. Esta
sustancia, el Ubbit, deberá cumplir varios requisitos:
-Debe poder ser biosintetizada.
-Debe poder ser degradada eficientemente.
-Debe poder inducir la expresión génica de lo
que queramos en otra célula diana.

5. Ideando el circuito
Una comunidad será un conjunto de estirpes de bacterias que intercambien
información entre ellas, de manera que desempeñen una función definida. La
información que intercambien estas estirpes será probablemente de tipo químico.
La comunidad iría dentro de un soporte físico, que junto con las estirpes
traductoras denominamos módulo, pequeñas cajas negras de las que solo sabemos su
comportamiento, sus entradas y sus salidas, y además se pueden conectar con otros
módulos realizados por otros bioingenieros. Una población sería un conjunto de
módulos interconectados que intercambian información en forma de Ubbits.

6. Ideando el circuito
Definimos como biobit o simplemente bbit cualquier sustancia que medie la
transmisión de información entre dos células. En una comunidad habrá pues bbits de
entrada o inputs, bbits de salida u outputs y bbits de comunicación interna.
Para poder implementar el estándar Ubbit, una comunidad deberá emitir outputs
que puedan ser detectados por otra célula y puedan inducir expresión génica en la
misma; y deberá recibir intputs que puedan ser biosintetizados. Estas son las estirpes
traductoras de Ubbit a bbit; con las sustancias que la comunidad emitiría sucedería lo
contrario. De ello se encargarían las estirpes traductoras de bbit a Ubbit.

7. Puertas lógicas
Pretendemos trasladar el concepto de puerta lógica desde la electrónica a la
biología, usando para ello colonias de bacterias. Cada colonia o estirpe actuará como una
puerta lógica. Dichas estirpes intercambiarán información en forma de bbits.
Los bbits, si cumplen la condición lógica de la puerta, activarán la expresión de un
gen, lo cual resultará en la secreción de otra sustancia química o información de
salida, la cual puede ser a su vez la información de entrada para otra estirpe.
Entrada de un bbit determinada o Input (condición) =>
=> Expresión de un gen =>
=> Secreción de una sustancia o proteína =>
=> Información de salida o Output

8. Tabla de inputs y outputs
Entrada 1 Entrada 2 AND NAND OR NOR XOR XNOR IF NOT
0 0 0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 0 1 1 0 1 0 0 1
1 0 0 1 1 0 1 0 1 0
1 1 1 0 1 0 0 1 1 0

9. Requisitos de las puertas lógicas:
1: Dado que no hay cables que transmitan la información de un punto a otro de forma
aislada y ordenada, hay que usar una sustancia química distinta para cada pareja de
estirpes. Por ejemplo, la sustancia A será el output de una sola estirpe y el input de otra
estirpe, o de varias.
2: Es necesario que los bbits desencadenen la expresión génica en la estirpe que los
recibe, pero sólo si está presente un determinado bbit, que esté uno pero no otro, etc.
Para ello hay que escoger sustancias capaces de activar la transcripción, o de activar a
proteínas que lo hagan.
3: Los receptores de bbits deben poseer un umbral de activación, esto es, que sólo se
activen cuando la concentración del bbit correcto alcance un deteriminado nivel. Esto
previene que un fallo en algunas bacterias desestabilice todo el sistema, ya que la
mayoría lo harán bien, y la actividad errónea de algunas bacterias no sobrepasará el
umbral. Esto se conoce como ruido genético, y es uno de los principales problemas a
abordar en circuitos biológicos.

10. Vídeos
- Telediario de La 1:
http://www.youtube.com/watch?v=3SHi4z7xLFY
- Presentación del equipo:
http://www.youtube.com/watch?v=tRXQcFmICC4

11. Referencia Bibliográfica
- http://www.arcanumproject.com
- http://www.youtube.com
- http://es.wikipedia.org