Hibridación de ADN: Búsqueda Específica de un Gen
Introducción
La hibridación del ADN es un fenómeno natural que constituye una de las técnicas fundamentales en la tecnología del ADN recombinante.
La hibridación del ADN es el proceso en el que dos hebras de ADN de cadena sencilla, con una secuencia de bases complementaria, se unen para originar una molécula de ADN de cadena doble correctamente apareada.
Importancia de la Hibridación en Biotecnología
¿Pero, por qué la hibridación del ADN es una técnica fundamental para la biotecnología? Porque permite identificar la presencia de un gen que codifica una proteína de interés en un cromosoma. Para ello, se realiza un ensayo de hibridación con una sonda de ADN.
Sondas de ADN
Una sonda de ADN es un fragmento artificial de ADN de cadena sencilla marcado con radiactividad o fluorescencia y cuya secuencia de nucleótidos es complementaria a la secuencia del gen que se desea detectar.
Una sonda de ADN que ha hibridado se puede detectar mediante un gran número de métodos, por ejemplo, por impresión de una película radiográfica.
Biochips o Chips de ADN
Cuando se quieren analizar simultáneamente miles de genes se utilizan los biochips o chips de ADN, cuya tecnología ha revolucionado la genética de la misma manera que los chips de silicio revolucionaron la industria de los ordenadores.
Los biochips son láminas de vidrio donde se fija en cada una de sus microscópicas celdillas una cantidad ínfima de fragmentos de ADN de cadena simple cuya secuencia de nucleótidos actúa como sonda para un gen determinado.
Las miles de microscópicas celdillas se sitúan en forma de cuadrícula en la lámina de vidrio (cuyo tamaño no es superior al tamaño de un sello de correos) y permiten desarrollar en paralelo miles de reacciones de hibridación. Como se conoce la situación exacta de cada sonda en el biochip, cualquier fragmento de ADN que hibride con una de ellas podrá ser identificado como un gen concreto simplemente localizando la posición de la sonda a la que se encuentra unido en el biochip.
Aplicaciones de la Tecnología de Biochips
La tecnología de los biochips se utiliza para:
- Detectar mutaciones en genes que pueden causar enfermedades como la hemofilia, la fibrosis quística, la enfermedad de Huntington y la distrofia muscular de Duchenne.
- Controlar la expresión de los genes en líneas celulares cancerosas humanas.
- Diagnosticar enfermedades infecciosas.
- Personalizar el tratamiento con medicamentos, porque en función de las diferencias genéticas individuales se producen distintas reacciones a dicho tratamiento.
- Sugerir nuevas técnicas diagnósticas o terapias.
Clonación del ADN
Introducción
La palabra clonación significa producción de ejemplares genéticamente idénticos mediante reproducción asexual. La población resultante recibe el nombre de clon. Pero, ¿qué significado tiene esta palabra cuando se aplica al ADN?
La clonación de un fragmento de ADN consiste en la obtención de miles de millones de copias idénticas de dicho fragmento.
Vectores de Clonación
Para clonar un fragmento de ADN, este debe ser introducido en una molécula transportadora, también llamada vector.
Un vector de clonación es una molécula de ADN pequeña capaz de entrar en una bacteria y de autorreplicarse dentro de ella.
Actualmente, existen muchos vectores de clonación aunque los más utilizados son los plásmidos bacterianos.
Método de Clonación
El método de clonación es el siguiente:
- El plásmido y el ADN que se quiere clonar se cortan con la misma enzima de restricción.
- Con los plásmidos cortados y los fragmentos de ADN se obtienen plásmidos recombinantes que se incuban con un cultivo de bacterias (normalmente Escherichia coli), en las condiciones adecuadas para que cada una de ellas incorpore solamente un plásmido recombinante. Este proceso se denomina transformación.
- Como los plásmidos llevan un gen que les confiere resistencia a un antibiótico, las bacterias transformadas pueden ser seleccionadas colocándolas en placas de cultivo en un medio que contiene el antibiótico. Únicamente las bacterias que llevan el plásmido recombinante serán resistentes, capaces de sobrevivir y formar colonias en las placas. Las demás, que no han sido transformadas ya que no portan el plásmido recombinante, mueren.
- Cada colonia de bacterias transformada se aísla y se mantiene en condiciones de crecimiento. A medida que las bacterias se duplican, también se duplica el número de plásmidos recombinantes y los fragmentos de ADN que llevan insertados.
- La colección de clones de ADN obtenida a partir de un ADN de interés se denomina biblioteca o genoteca de ADN.
Amplificación del ADN mediante PCR
Introducción
A partir de cantidades minúsculas, el ADN se puede copiar o amplificar muchas veces en el interior de un tubo de ensayo, sin necesidad de clonarlo.
La técnica se basa en un procedimiento denominado reacción en cadena de la polimerasa (PCR), del inglés polymerase chain reaction.
PCR
La PCR es una reacción en cadena que origina millones de copias de un segmento específico de ADN mediante la repetición de múltiples ciclos de replicación del ADN in vitro.
Componentes de la PCR
El material de partida es el ADN muestra que se desea copiar, que no precisa ser purificado, una cantidad suficiente de los cuatro nucleótidos, dos moléculas cortas de ADN de cadena simple o cebadores, que son complementarios de las secuencias de ADN que flanquean el gen que se va a copiar, y una ADN polimerasa resistente al calor, como la Taq (procedente de la bacteria Thermus aquaticus, descubierta junto a los géiseres de Yellowstone), que sintetizará las nuevas cadenas de ADN.
Aplicaciones de la PCR
La PCR es una herramienta utilizada rutinariamente para amplificar segmentos de ADN a partir de una extensa diversidad de fuentes, por ejemplo, ADN a partir de pequeñas cantidades de tejidos, sangre o semen conseguidos en la escena de un crimen, ADN de microorganismos patógenos para su identificación y ADN de células embrionarias con el fin de realizar un diagnóstico prenatal de enfermedades genéticas.