Técnicas y herramientas de la ingeniería genética

  Hola a todos los lectores, me siendo muy agradecida por todo el apoyo que ha recibido mi blog el cual ya ha superado las dos mil visitas, espero poder esforzarme más y cada vez escribir contenido de mayor calidad y valor educacional. Sin más preámbulo les dejo mi artículo continuando con el tema ganador de la ingeniería genética.
  La ingeniería genética es considerada una de las ramas nuevas más importantes de la biología y es uno de los temas de investigación más revolucionario de los últimos tiempos, y aunque muchas personas están familiarizadas con el concepto, las técnicas, herramientas y métodos que emplean los ingenieros genéticos para hacer su trabajo son desconocidas para muchos. En el campo de la ingeniería genética existen muchas herramientas y técnicas cuyo rango y utilización es variado más todas cumplen con la finalidad de ayudar que el código genético sea analizado y manipulado. Podemos definir las siguientes:

• Reacción en cadena de las polimerasas: La reacción en cadena de las polimerasas (PCR) es una técnica ampliamente utilizada en el campo de la ingeniería genética y emplea la habilidad de la ADN polimerasa la cual es un tipo de proteína que se encarga de copiar la secuencia de ADN de una célula antes de que ocurra el proceso de mitosis con la ayuda de partidores (los cuales son secuencias cortas de ADN y sirve de punto inicial para la adición de nucleótidos) de los cuales se conecta y empieza a añadir nucleótidos para construir la nueva cadena. Con respecto a su uso en la ingeniería genética es empleada para la amplificación y el copiado de cadenas de ADN, se emplea una máquina en la cual se coloca una mezcla de nucleótidos libres, ADN polimerasa y partidores y la máquina se encarga de subir (para lograr el proceso de denaturalización) y bajar (para permitir el alineamiento) la temperatura con la finalidad de separar las cadenas dobles de ADN  para que los partidores sean alineados o se unan con el ADN para que luego la ADN polimerasa inicie el proceso de copiado. Tras la finalización de este proceso cada molécula de cadenas dobles de ADN consiste de una cadena de la muestra original y una cadena resultante del proceso de copiado.

La PCR requiere de marcadores, nucleótidos libres,ADN polimerasa y cambios de temperatura para lograrse. Imagen:Wikimedia

• Clonación molecular: La clonación molecular es un proceso en el cual se busca la obtención de fragmentos deseados del genoma, su finalidad es la obtención y manipulación de ciertos genes. Este proceso emplean una moléculas circulares de ADN llamadas plásmidos (que son fragmentos extracromosómicos de ácidos nucléicos lo cuales se encuentran en el citoplasma de algunas procariotas y son utilizados en la ingeniería genética debido a la facilidad que dan para introducir ADN foráneo) los cuales se replican independientemente del ADN cromosomal. En el proceso de clonación molecular los plásmidos son empleados como vector y son introducidos en un microorganismo vivo para su proliferación y luego son recolectados para su uso. La clonación molecular es una de las técnicas de mayor uso ya que permite replicar cadenas de ADN y se emplea en múltiples áreas de la ingeniería genética.

• Proceso del ADN recombinante: El ADN recombinante es una técnica la cual se asemeja a la reacción en cadena de la polimerasa y permite replicar una secuencia específica de ADN más involucra un microorganismo receptor al cual se le introduce un vector el cual contiene el gen de interés. Su proceso consiste en seleccionar y elegir la secuencia deseada, insertar esta secuencia en un vector clonado en el cual se crea el ADN recombinante, a su vez este vector es introducido en un microorganismo vivo en el cual se multiplicará, por último se seleccionan los organismos que contienen el ADN recombinante y la obtención del material biológico deseado. En la mayoría de los casos el microorganismo empleado es la bacteria E.coli y el vector empleado es un plásmido. Los plásmidos que contienen ADN foráneo son llamados moléculas de ADN recombinante.
  

• Endonucleasas de restricción: Las endonucleasas son un tipo de enzimas las cuales se encargan de restringir la replicación de organismos externos como virus o bacterias para proteger a la célula cortando el ADN de estos. Las endonucleasas tienen varios tipos especializados los cuales tienen la capacidad de reconocer un tipo de secuencia específica de ADN (llamada secuencia de restricción) y cortan en este lugar específico. Las endonucleasas de restricción son de alta utilidad cuando se necesita modificar una secuencia de ADN y participan en el proceso de asimilación entre el vector y el ADN foráneo y por ello son de amplio uso en el campo de la ingeniería genética y están disponibles a nivel comercial.

• ADN ligasas: Las ADN ligasas también son un tipo de enzimas las cuales tienen la capacidad de unir polinucleótidos por medio de la catalización de enlaces fosfodiéster (proceso conocido como ligación) y ayuda a la célula a reparar cadenas de ADN. Este proceso es empleado en la creación de ADN recombinante y en otros procesos de la biología molecular.

• Fosfatasa alcalina: La fosfatasa alcalina es un tipo de enzima que tiene la capacidad de eliminar grupos fosfatos mediante un proceso conocido como desfosforilación. Esta enzima es empleada para evitar la ligación indeseada durante el proceso de clonación y permite la introducción de ADN foráneo por medio del uso de la ADN ligasa.

Lista de algunas de las enzimas empleadas en la ingeniería genética. Foto: Biology Discussion

• Transcripción inversa: La transcripción inversa se refiere a un proceso en el cual en el citoplasma se genera una cadena de ADN complementario (ADNc) a partir de una cadena de ARN y es un proceso utilizado como una respuesta retroviral. En la ingeniería genética usualmente se emplea este proceso junto a la reacción en cadena de la polimerasa para facilitar la clonación de algunos genes.

• Electroforesis: La electroforesis es un proceso en el cual se emplea electricidad para separar moléculas de ADN de acuerdo a su tamaño. Ya que las moléculas de ADN están cargadas negativamente debido a la existencia del grupo fosfato se emplean electrodos con carga positiva para que migren de su posición original, aquellas moléculas más pequeñas migrarán más que las de mayor tamaño. Este método es ampliamente utilizado, incluso es empleado en el proceso de captar huellas digitales.

• Selección asistida por marcadores: La selección asistida por marcadores es un proceso el cual se eligen los progenitores para obtener un individuo con ciertas características de acuerdo a los marcadores del código genético de los progenitores. Esto se logra por medio del empleo de una elección indirecta donde se selecciona una característica no por ser esa característica específica sino por los marcadores que esta posea, los marcadores se encuentran en el mismo cromosoma que los genes por lo cual son transmitidos por medio de la herencia tradicional por ello la presencia de los marcadores permite a los científicos determinar si el gen específico se encuentra y puede ser transmitido a la siguiente generación. Esta técnica es empleada ampliamente en el área de la agricultura ya que permite obtener características deseadas sin tener el riesgo de la selección tradicional por fenotipo ya que esta no garantiza que dicho gen pueda ser transmitido para la siguiente generación.

• Sonda de hibridación: El proceso de hibridación del ADN consiste en la separación de la doble cadena de dos moléculas de ADN de diferente origen (por el proceso de denaturalización a altas temperaturas) y su posterior alineamiento (el cual ocurre cuando se reduce la temperatura) en el cual una de las dos cadenas de ambas moléculas se combina con la cadena de la otra molécula lo cual resulta en dos moléculas de ADN híbrido. Para que este proceso sea posible ambas moléculas de ADN deben de ser homólogas (deben contar con secuencias de nucleótidos similares o idénticas) para que se pueda realizar el proceso de hibridación. Las sondas de hibridación son empleadas para la detección de secuencias de nucléotidos con las cuales se puede realizar el proceso de hibridación, la sonda se marca con marcadores moleculares de naturaleza fluorescente o radioactiva para detectar el inicio del proceso de hibridación. En la ingeniería genética esta técnica es utilizada para detectar secuencias de nucleótidos específicas.

• Bloqueo de genes: El bloqueo de genes es una técnica por la cual se logra un cambio permanente en el ADN el cual suprime completamente la función de un gen, esto se logra por medio del uso de varias técnicas de manipulación genética para lograr sustituir el gen funcional encontrado en el locus por un gen modificado que sea no funcional. Esta técnica es empleada para el estudio y análisis del funcionamento de genes específicos y sus diferencias en organismos no modificados. 

   Estas son tan sólo algunas de las técnicas y herramientas de mayor uso, existen grandes variedades de métodos los cuales son aplicados de acuerdo al tipo de organismo que se desee modificar o al resultado o prueba que se desee obtener o realizar. En ocasiones se combinan varios de estos métodos entre sí y con otras técnicas más tradicionales como la selección por fenotipo y la hibridización para lograr diferentes resultados Todos ellos son empleados en campos tan diversos como la medicina, la agricultura, la terapia génica y la ciencia forense con igual variedad de objetivos y resultados y por ello se consideran de alta importancia para la ingeniería genética.

  Considero que este artículo ha representado un reto para mí ya que existe una gran variedad de técnicas y herramientas de la ingeniería genética y es difícil explicarlas todas en un solo artículo. Para mayor información pueden visitar este artículo de Biology Discussion donde pueden encontrar información sobre las técnicas y herramientas de la ingeniería genética molecular. Por último lo invito a seguir mi colección La Biología y sus ramas donde postearé los artículos del blog, vídeos y otros artículos e información que utilizo de referencia.