El ADN recombinante (o ADNr) se hace combinando ADN de dos o más fuentes. En la práctica, el proceso suele consistir en combinar el ADN de diferentes organismos. El proceso depende de la capacidad de cortar y volver a unir las moléculas de ADN en puntos identificados por secuencias específicas de bases de nucleótidos llamadas sitios de restricción. Los fragmentos de ADN se cortan fuera de su posición normal en el cromosoma utilizando enzimas de restricción (también llamadas endonucleasas de restricción) y luego se insertan en otros cromosomas o moléculas de ADN utilizando enzimas llamadas ligasas.

Clonación de genes

Esto describe el proceso de copiar fragmentos de ADN que luego pueden ser utilizados para muchos propósitos diferentes, tales como la creación de cultivos transgénicos, o encontrar una cura para la enfermedad. Hay dos tipos de clonación de genes: in vivo, que implica el uso de enzimas de restricción y ligasas mediante vectores y la clonación de los fragmentos en células huésped (como puede verse en la imagen de arriba). El otro tipo es in vitro, que consiste en utilizar el método de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) para crear copias de fragmentos de ADN.

Para la clonación in vivo se inserta un fragmento de ADN, que contiene un solo gen o varios genes, en un vector que puede ser amplificado dentro de otra célula huésped. Un vector es una sección de ADN que puede incorporar otro fragmento de ADN sin perder la capacidad de autorreplicación, y un vector que contiene un fragmento de ADN adicional se conoce como vector híbrido. Si el fragmento de ADN incluye uno o más genes, el proceso se denomina clonación de genes.

Clonación de ADN en plásmidos

Contribuidor: Sistema de Información de Gestión del Genoma, Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Estados Unidos. Department of Energy Genome Programs http://genomics.energy.gov

Hay 4 tipos diferentes de vectores:

• Vectores de plásmidos
• Vectores de fagos Lamda (λ)
• Cosmidos
• Vectores de expresión

La célula huésped copia el ADN clonado utilizando sus propios mecanismos de replicación. Se utilizan diversos tipos de células como huéspedes, como bacterias, células de levadura y células de mamífero.

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)



Fuente: Andy Vierstraete

http://users.ugent.be/~avierstr/principles/pcr.html

Se trata de un método in vitro para hacer muchas copias de una sección específica de ADN, sin necesidad de vectores o células huésped. El ADN que se va a copiar -el ADN molde- se mezcla con cebadores directos e inversos complementarios al extremo del ADN molde, nucleótidos y una versión de la ADN polimerasa conocida como Taq polimerasa. (Esta enzima es estable a altas temperaturas y se obtiene de la bacteria termófila Thermus aquaticus). El proceso implica la repetición de tres pasos:

• desnaturalización, que separa las dos cadenas de nucleótidos de la molécula de ADN
• recocido del cebador, en el que los cebadores se unen al ADN de cadena simple
• extensión, en la que se añaden nucleótidos a los cebadores -en la dirección 5′ a 3′- para formar una copia de doble cadena del ADN objetivo.

Cada ciclo dura unos minutos, y los ciclos repetidos pueden producir grandes cantidades de una secuencia específica de ADN en cuestión de horas en lugar de días. Sin embargo, este método de clonación requiere conocer algunos detalles sobre la secuencia de nucleótidos que se va a copiar, y la técnica es muy sensible a pequeñas cantidades de contaminación.

Bibliotecas de genes



Fuente: http://www.emunix.emich.edu/~rwinning/genetics/index.htm

Una biblioteca genómica es una gran colección de secuencias de ADN clonadas de un único genoma. Una biblioteca genómica, (como se puede ver arriba) en teoría, contendría al menos una copia de cada secuencia del genoma de un organismo. Se utilizan para investigar la estructura de un determinado cromosoma o para clonar genes específicos. Este tipo de bibliotecas puede prepararse a partir de un subconjunto de todo el genoma (por ejemplo, un solo cromosoma). El primer paso en la creación de una biblioteca genómica es romper, o «fraccionar», el genoma utilizando métodos físicos o enzimas de restricción. A continuación, los fragmentos se unen a vectores apropiados y se clonan en una población celular huésped adecuada.

Una biblioteca de ADNc (ADN complementario) contiene ADN presente en una población celular determinada que se prepara a partir del ARNm (ARN mensajero) utilizando la enzima transcriptasa inversa. El ADNc resultante representa los genes expresados en la población celular como un subconjunto del genoma completo, y puede clonarse utilizando un vector y una célula huésped adecuada (como se ve en el diagrama anterior). El ADNc no incluirá intrones ni secuencias reguladoras, ya que éstas se eliminan del ARN durante el procesamiento, lo que facilita el mantenimiento de una biblioteca de ADNc. También se puede preparar una biblioteca de cDNA utilizando la transcriptasa inversa PCR (RT-PCR).

La identificación de los productos génicos en una biblioteca de genes

Se pueden utilizar enzimas de restricción (para cortar el ADN) y electroforesis en gel (para separar los fragmentos resultantes) para producir un mapa físico de los segmentos de ADN en un proceso conocido como mapeo de restricción. Un ejemplo de cómo puede ser uno de ellos puede verse a continuación.



Fuente: Universidad de Leicester

También hay una serie de técnicas que se pueden utilizar para identificar genes específicos o productos génicos dentro de una biblioteca de genes y son: Southern blotting, Northern blotting y Western blotting. Sin embargo, la técnica experimental más potente para investigar la genética a nivel molecular es la secuenciación del ADN, que permite determinar las secuencias de nucleótidos de los genes, incluso de cromosomas enteros. Las tecnologías de secuenciación automatizada nos permiten ahora secuenciar los genomas completos de los organismos, desde las bacterias hasta los seres humanos.

Genética molecular y biotecnología

Las nuevas técnicas de la genética molecular, combinadas con los desarrollos de las biotecnologías asociadas, han dado lugar a avances en diversos campos. Ahora podemos analizar los genomas de especies que hacen una importante contribución a la agricultura, la producción de combustible o el desarrollo de medicamentos. Podemos trasladar genes específicos de un organismo a otro para crear plantas y animales transgénicos, y utilizar las técnicas de clonación de animales para producir animales genéticamente idénticos, como la oveja Dolly, y más recientemente, mascotas clonadas como perros y gatos.

El proceso de clonación es sencillo, pero los resultados no siempre son predecibles. Hicieron falta muchos cientos de intentos para que funcionara y produjera una oveja viva, y la clonación en sí misma plantea muchos interrogantes no sólo sobre los beneficios y los riesgos, sino también muchas cuestiones éticas.



Diagrama de cerdos para mostrar cómo se lleva a cabo la clonación de animales. Fuente: Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano

La técnica de la huella genética, que permite identificar a los individuos y las relaciones entre ellos ha encontrado muchas aplicaciones en la ciencia actual. También se está investigando la terapia génica, que examina la posibilidad de introducir genes clonados para compensar genes defectuosos y mutantes. Y otras áreas, por ejemplo, la clonación humana y la investigación con células madre abren muchas cuestiones éticas que deben abordarse junto con los avances científicos.



Volver al principio


Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons.