sábado, 2 de junio de 2007

esbozos de biología molecular: 3.- donde nos encontramos con la ingenieria genética

He estado pensando, menos de lo debiera, pero más de lo q se suelo dedicar a un hobby, sobre cómo continuar los (pocos) posts que me quedan de esta serie.
Intentaré poner en contexto los conceptos que (todos, seguro) sabréis de los anteriores posts. Empezaremos por un vistazo a la estructura del ADN en una célula, continuaremos engarzándolo con el "dogma" de la transmisión de la información y terminaremos viendo qué es, pues, la ingeniería genética.

Metamos las manos en la masa: Si pensamos en el ADN en seguida nos vienen a la mente la (famosa) doble hélice, pero entenderemos la mayoría de sus propiedades si lo vemos como una escalera. Las bases nitrogenadas formarían los escalones (una A siempre en frente de una T y una C son la G) y la cadena de fosfatos unirían a estos escalones.



En una célula dada esta escalera está doblada, plegada y comprimida en lo que se llama cromosoma (cuyo nombre viene a que hace décadas se vio que era un ‘cuerpo’ que se ‘teñía de color’). El conjunto del ADN de una célula es el archi-conocido término de ‘genoma’. El genoma humano está compuesto de 24 cromosomas, mientras que el de las bacterias tiene un solo cromosoma y… un as en la manga: los plásmidos. Un plásmido es una cadena de ADN circular, (mucho) más pequeña que la cadena del cromosoma. Los plásmidos de una bacteria se copian (replican) por su cuenta y, cuando la bacteria se divide para dar dos bacterias hijas, los plásmidos se reparten entre estas…


Aquí tenemos el ejemplo de división de una bacteria, los plásmidos tienen un origen de replicación como el cromosoma (aunque no son iguales). Por lo tanto se replican y las bacterias hijas tienen copias de dichos plásmidos...
En la naturaleza (que es una construcción que se usa para decir ‘fuera del laboratorio’) estos plásmidos suelen tener propiedades que permiten, o facilitan, la supervivencia de la bacteria en medios que no son óptimos. Además, existe una gran variabilidad de plásmidos, con lo que diferentes familias de bacterias tienen diferentes plásmidos.

Si os acordáis del post anterior, dejamos el cuento en el punto en que el ADN, secuencia donde los genes estarían almacenados, codifica a proteínas, que son lo que llamaríamos los ‘obreros moleculares’, las que realizan las funciones. Estas funciones van desde ‘romper’ el alimento hasta a mantener la propia forma de la célula. Si el conjunto de ADN de una célula es el genoma, se llama ‘proteoma’ al conjunto de proteínas de una célula. Del ARN nos vamos a olvidar. Con que sepáis que existe y que en el 80% de los casos es una ‘simple’ correa de transmisión, me sirve…

Cuando ya todo esto se sabía, en seguida hubo gente que no se quedó con la descripción. Una vez se había destripado el juguete, querían ir más allá: cambiar las piezas del mismo. Eso fue a finales de los 70. Pensaron que si querían que la bacteria hiciera algo que no hacía, le haría falta una proteína que no tenía antes. Ahora bien, una proteína no es para siempre (como casi todo) y tiene una vida media dada. Característicamente en el rango de los pocos minutos a la hora, bastante menos que la vida media de una bacteria que, como mucho, se divide cada media hora.
¿Dónde encontramos la información estable para esta proteína?... Exacto: en el ADN. Podemos meter la proteína en una célula y esperar cierta actividad durante cierto tiempo. Pero al meter el gen que codifica esta proteína en la célula tienes la proteína de forma constante en esta célula e, importante, en todas las células hijas que vengan de ella…
…pues, exactamente, eso es la ingeniería genética: meter trozos de ADN en el genoma de la célula para hacerlas hacer cosas que antes no hacían, o hacían peor… es decir, tocar el ADN de la célula para tener otra proteína.

Aquí vemos el cromosoma circular a la izquierda, en una maraña, el plásmido (sobrevalorado en tamaño) a continuación y su expresión a proteínas previo paso por el RNA...
A partir de aquí me referiré a la ingeniería genética en bacterias, porque la de eucariotas (levaduras, plantas y animales) es conceptualmente similar, pero muy diferente en los detalles… Solemos usar la manipulación de plásmidos. Y entended ‘manipulación’ como ‘cambio racional’ no como ‘crear a Frankenstein’. Esto se hace porque es mucho más cómodo y sencillo trabajar con plásmidos que con el cromosoma de la bacteria.
Así pues, la tarea es buscar un plásmido ‘compatible’ con la familia de bacterias en la que estamos trabajando, para poder meter los genes que nos interesan… ¿Cómo hacerlo?... siguiente post…

2 comentarios:

Dr. Faustus dijo...

Saludos Tito arnau.
Me ha hecho muchisima gracia este post, xq en los tiempos en los que a mi me explicaban bioquimica, y veiamos la imagenes 3D de enzimas, y bla bla bla... yo solo pensaba en ordenadores... y pense: Tendria q tener un superordenador, que me permitiera emular las interacciones moleculares, y poder descrifrar las estructuras tridimensionales de las proteinas. pues bien, con este emulador bioquimico, podria empezar a diseñar formas estructurales de proteinas, y siendo como me decian, las enzimas tan dependientes de su estructura para su funcion, creando una forma molecular, hare una funcion, y teniendo un proteoma totalmente diseñado a nuestro antojo, el siguiente paso seria la transduccion inversa ( corrijame, pero creo q era pasar de "idioma" proteina a ARN, codones y demas) y del ARN a ADN con la transcripcion inversa.
Y entonces tendriamos una nueva profesion, la programacion biologica...
Y este chispazo de imaginacion ya empece a imaginarme una novela estilo Michael Crichton (el de jurassic park, no?)... en fin... cosas q uno imagina..:)

Un abrano tito arnau. Interesante la caja de arena:P

arnau dijo...

...hombre, la posible traducción inversa (osease, pasar de proteínas a ARN) es, a día de hoy, ciencia ficción... (y ahora es cuando mañana sale en portada en Nature y Science...) no, en serio, el problema de la relación entre la estructura de las proteínas y su secuencia es un tema delicado... se sabe que la secuencia determina la función, pero se desconoce el cómo... se sabe muy someramente qué interacciones son más fuertes que otras y se sabe que la proteína suele buscar el pozo de estabilidad, pero las simulaciones que se hacen en ingeniería de proteínas hablan de 'probabilidades', nunca de una estructura fija...
y, sí, tienes toda la razón del mundo. si alguien encuentra la traducción inversa en alguna cepa bacteriana perdida de la Fosa de las Marianas, se podrán hacer Frankensteins de arriba-abajo (como ahora) y abajo-arriba (empezando por las proteínas)