Ingeniería genética
El objetivo de la ingeniería genética es cambiar la composición genética de un organismo. Recuerde que aprendimos anteriormente que una enzima de restricción es una enzima que puede cortar el ADN y que estas enzimas se usan comúnmente en experimentos de ingeniería genética. Los científicos pueden usar enzimas de restricción para eliminar un gen específico de un genoma y agregarlo a un plásmido de ADN para crear una versión recombinante completamente nueva del gen.
Pero, las enzimas de restricción solo proporcionan la mitad de la historia, ¿verdad? Para crear realmente ADN recombinante, se deben pegar piezas de ADN. Ahí es donde entra la enzima ADN ligasa.
Revisión de la ADN ligasa en replicación
Si recuerdas, la naturaleza se enfrentó a un desafío similar al que enfrentamos como científicos. Durante la replicación del ADN, una célula hace una copia exacta de cada molécula de ADN. Sin embargo, debido a que la ADN polimerasa (la enzima que construye nuevas moléculas de ADN) solo puede funcionar en una dirección con respecto al ADN, una célula debe tratar cada lado de la horquilla de replicación de manera ligeramente diferente. En la cadena principal, la ADN polimerasa puede agregar nucleótidos para construir la nueva molécula de ADN sin detenerse.
Por el contrario, a medida que se abre la horquilla de replicación, se forman fragmentos discontinuos de ADN en la hebra retrasada. A continuación, estos fragmentos se pegan o se ligan mediante ADN ligasa .
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ADN ligasa en ingeniería genética
Si las enzimas de restricción son como tijeras moleculares, entonces la ADN ligasa es como un pegamento molecular. Los científicos pueden usar enzimas de restricción para generar fragmentos de ADN y ADN ligasa para unir esos fragmentos. Veamos cómo se puede utilizar esta nueva herramienta experimental en nuestro experimento de insulina humana.
Replicación del ADN: mecanismos y errores
Podemos usar enzimas de restricción para cortar el gen de la insulina humana de una muestra de ADN humano. Luego, podemos cortar un plásmido de ADN con las mismas enzimas de restricción.
¿Por qué es importante utilizar las mismas enzimas? Recuerde que las enzimas de restricción que hemos discutido dejan puntas pegajosas cuando terminan de cortar. Cada extremo pegajoso solo se emparejará con una secuencia de ADN complementaria. Eso significa que, en términos generales, los extremos pegajosos de diferentes enzimas serán incompatibles. Una vez que los enlaces de hidrógeno entre los pares de bases complementarios estabilizan la estructura, la ADN ligasa puede pegar los fragmentos para formar una sola molécula.
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Mecanismo de la ADN ligasa
Ahora, puede que se pregunte por qué la ligasa de ADN es incluso necesaria. Quiero decir, los enlaces de hidrógeno mantienen unidas las dos moléculas. Eso debería ser lo suficientemente bueno, ¿verdad? Sin embargo, recordemos que los enlaces de hidrógeno se rompen y reforman constantemente durante procesos celulares como la replicación y la transcripción.
Considere la estructura de un nucleótido de ADN. Un nucleótido consta de una base nitrogenada, un azúcar y un fosfato. Hasta ahora, hemos estado considerando los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las bases complementarias en una molécula de ADN. Ahora consideremos los enlaces que mantienen unida cada columna vertebral del ADN.
Recuerde que la columna vertebral de cada hebra de ADN está compuesta por azúcares y fosfatos de los nucleótidos individuales unidos por un enlace covalente llamado enlace fosfodiéster. Para generar los fragmentos de ADN, las enzimas de restricción rompieron el enlace fosfodiéster que mantenía el azúcar y el fosfato juntos. Debido a que un enlace covalente es un enlace de alta energía, se requiere una enzima para que la formación del enlace sea energéticamente posible. La ADN ligasa cumple esta función.
¿Qué es un Gen Polipeptídico? Definición, características y ejemplos
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En nuestro experimento, pegará el gen de la insulina humana en un plásmido de ADN bacteriano, formando así una molécula de ADN recombinante que pronto podrá producir insulina humana. Tenga en cuenta que solo hemos considerado un experimento de ingeniería genética específico que utiliza enzimas de restricción que generan puntas pegajosas. Sin embargo, aunque no todas las formas de ingeniería genética requieren estas enzimas específicas, prácticamente todos los experimentos de ADN recombinante requieren el uso de ADN ligasa para crear un plásmido recombinante para almacenamiento o amplificación.
Resumen de la lección
Las enzimas de restricción son enzimas que pueden cortar el ADN. Puede pensar en las enzimas de restricción como tijeras moleculares. La ADN ligasa es una enzima que puede unir dos moléculas de ADN. Puedes pensar en la ADN ligasa como un pegamento molecular. La ADN ligasa une dos moléculas de ADN formando un enlace fosfodiéster entre las dos moléculas.
Resultado de aprendizaje
Al final de esta lección, podrá definir las enzimas de restricción y la ligasa de ADN y explicar sus funciones en la ingeniería del ADN recombinante.
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