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La replicación del ADN

La explicación de la replicación del ADN sería muy laboriosa y dura de seguir para los no “vocacionales” en el tema. He indagado un poco por esta autopista de la información y he encontrado un vídeo y unas imágenes valen más que mil palabras. Además, hace una breve introducción sobre el descubrimiento de la estructura del ADN que me gusta.
Gran parte de la traducción es automática, como sucedía en el artículo del Gran colisionador de hadrones. Robotizada. Pero los vídeos que muestran la actuación de la ADN polimerasa son geniales. Incluso lo presenta un tal Doctor Asso, que en EE.UU. no tendría mucha gracia pero en España…jeje. La pena es que no sea biólogo, pero en USA los buenos genetistas suelen ser médicos. Disfrutad el vídeo.
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Amplificación del ADN: la PCR

Ya he podido comentar como se trabaja con el material hereditario anteriormente. Mejor dicho, como se prepara para poder sacarle partido. Para poder tener varias copias de una región específica de ADN, se utiliza la tecnología de la Reacción en Cadena de la Polimerasa (Polimerase Chain Reaction = PCR). Este “gran invento” se lo debemos al premiado Nobel en Química (no entiendo porqué siguen en los premios Nobel sin dar el de Genética ;-S) Kary B. Mullis. Se le ocurrió realizar in vitro las condiciones necesarias para conseguir copias de fragmentos de ADN. El ADN está en forma de doble hélice. Para que se pueda amplificar cada hebra, es necesario que se rompan los enlaces existentes para que se mantenga esa estructura. Este proceso se realiza elevando la temperatura aproximadamente a 95 ºC durante un breve periódo de tiempo. Se denomina desnaturalización. Posteriormente se necesita que los cebadores (oligonúcleótidos o secuencias cortas de ADN de unos 20 nucleótidos diseñadas para que flanqueen una zona específica de ADN que se quiera amplificar) se anclen a sus secuencias complementarias. Para ello la temperatura juega un papel importantísimo, puesto que cada pareja de cebadores (siempre se habla de parejas puesto que se debe tener un primer o cebador por un lado y otro por el otro para que se amplifique el mismo fragmento por ambos lados y producir la amplificación de la zona flanqueada) hibrida (se une al ADN) a una temperatura que, generalmente, puede variar entre 45 y 65 ºC. Aunque hay protocolos en los que se utilizan variaciones de temperatura para obtener un mejor rendimiento, pero esto lo comentaré en artículos posteriores. Finalmente, se necesita una extensión de los fragmentos flanqueados por los primers gracias a la acción de una molécula llamada Polimerasa y que tiene su temperatura óptima de reacción a 72 ºC (aunque se utiliza también una temperatura óptima de 68 ºC, dependiendo de la casa que suministre la polimerasa). Por lo tanto y en resumen se tiene en todo el proceso 3 fases: desnaturalización, hibridación de los cebadores y extensión de los fragmentos. Al final de todo el programa, se introduce una fase de extensión más larga para que se termine de obtener un mayor número de copias.
Todo este proceso se realiza en los termocicladores: las reacciones se preparan en frío y los tubos o placas de reacción se depositan en estos aparatos que son programados para realizar los ciclos que he explicado antes. Un esquema de programa es el que pongo en la imagen siguiente:

En cada ciclo de amplificación, el fragmento de ADN diana aumentará en el número de copias de forma exponencial. Esto provoca que, al final de un programa básico, se obtengan aproximadamente hasta 100 millones de copias del fragmento deseado.
Las variaciones de tiempo dependen principalemente de la longitud de los fragmentos. Cuanto más tiempo mayor es el fragmento a amplificar. La clave de una buena eficiencia depende de los diseños de las reacciones de PCR que se deben ajustar a las condiciones de cada reacción.
Al principio, las polimerasas que se utilizaban no eran termorresitentes. Esto provocaba que, en cada ciclo, había que añadir polimerasa para que se pudiera extender la amplificación. Ahora se utilizan polimerasas que permiten ser añadidas en la preparación de las reacciones y se puede olvidar de ello.
Me gustaría explicarlo todo: como se diseñan los cebadores, la realización de la reacción de PCR y todos los componentes, los estudios que se pueden derivar..etc, pero igual no acabo con el artículo y creo que la base sí que la he plasmado. Si se tienen alguna duda al respecto podéis dejar un comentario o enviárme un correo. Este vídeo explica todo bastante bien con un inglés muy fácil de seguir. Incluso se observan los fragmentos que no son específicos (que no se buscan amplificar pero que se obtienen de todas formas por la hibridación de los primers)
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Referencia del vídeo: Essential Cell Biology, 3rd Edition. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, & Walter