Secuenciación de ADN: definición, métodos y aplicaciones

¿Qué es la secuenciación del ADN?

Usted desea saber lo que realmente le hace usted ? ¿Está interesado en comprender las enfermedades humanas, los medicamentos personalizados o la ciencia forense? Si es así, esta lección es para ti. Lo que todas estas cosas tienen en común es la secuenciación del ADN , una técnica que utilizan los científicos para encontrar el mensaje exacto en una molécula de ADN. Esto es importante porque el ADN codifica cada parte de nosotros. Desde nuestro cabello hasta nuestra personalidad, el ADN nos hace quienes somos.

Replicación de ADN

La secuenciación del ADN se basa en un proceso llamado replicación del ADN , que ocurre naturalmente en las células para crear dos copias de ADN a partir de una copia original. Durante la secuenciación del ADN, los científicos también necesitan crear más ADN, por lo que modelamos este proceso en el laboratorio.

El ADN está formado por dos hebras de bloques de construcción llamados nucleótidos , que se entrelazan en forma de doble hélice . La parte exterior del ADN se llama columna vertebral de fosfato de azúcar y mantiene las hebras en su lugar. Hay cuatro tipos de nucleótidos y el orden de ellos en un fragmento de ADN determina el mensaje que contiene. Los cuatro tipos de nucleótidos son adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Cuando hablamos de ADN, los científicos a menudo se refieren a estos nucleótidos usando solo sus letras: A, G, C o T. Dado que hay dos cadenas, los nucleótidos en cada cadena coinciden, como socios. A siempre se asocia con T y G siempre se asocia con C. Piense en ello como si fueran piezas de un rompecabezas. A es un ajuste perfecto para T, y G es un ajuste perfecto para C.

Durante la replicación del ADN, las dos hebras se separan y una proteína especial llamada ADN polimerasa entra y agrega nuevos nucleótidos. Ahora cada doble hélice tiene una hebra original y una hebra nueva.

Secuencia ADN

Recuerde, dijimos que la secuenciación del ADN es una técnica que usan los científicos para encontrar el mensaje exacto en una molécula de ADN. Lo hacen determinando la secuencia de nucleótidos en una muestra particular de ADN.

Durante la secuenciación del ADN, los científicos combinan una muestra de ADN que les gustaría secuenciar con A, G, C y T, junto con nucleótidos adicionales llamados didesoxinucleótidos en un tubo de ensayo. Estos nucleótidos son como A, G, C y T, pero tienen algo diferente ya que cada uno está marcado con un color fluorescente diferente.

Luego agregan un tipo especial de ADN polimerasa llamada taq polimerasa . Este proceso se llama PCR, o reacción en cadena de la polimerasa , y se usa para hacer muchas copias de una muestra de ADN en el laboratorio. Es como hacer 30 fotocopias de una hoja de trabajo para la clase, cada una exactamente igual que la primera. Los científicos usan las temperaturas adecuadas para separar la doble hélice y permitir que la ADN polimerasa agregue nuevos nucleótidos y forme dos nuevas hebras de ADN.

Cuando la ADN polimerasa agrega estos didesoxinucleótidos codificados por colores fluorescentes, el ADN ya no puede agregar nuevos nucleótidos, la copia se detiene y los científicos pueden ver la secuencia de nucleótidos. Sería como si cada vez que copiara una hoja de trabajo, la fotocopiadora se detuviera en una oración diferente, que es una hebra de ADN en nuestro caso.

La muestra se pasa por una máquina que detecta cada uno de los colores y el tamaño de la pieza de ADN. Las piezas más pequeñas migran más rápido a través de la máquina, por lo que se leen primero. Luego, la máquina crea una secuencia de nucleótidos basada en qué fragmento de tamaño contiene qué nucleótidos. La secuencia se muestra como picos de cada color en un gráfico, y la máquina produce la secuencia en letras A, G, T y C. La máquina genera un electroferograma o gráfico de una secuencia de ADN. Cada pico corresponde a un nucleótido.

Entonces, básicamente, durante la secuenciación del ADN, se agregan nuevos nucleótidos durante la PCR para copiar el ADN original. Pero la secuencia se detiene en diferentes puntos y, debido a las etiquetas fluorescentes, la máquina puede leer la secuencia de principio a fin.

Usos de la secuenciación de ADN

Los científicos utilizan la secuenciación del ADN para muchas cosas. Lo usan para encontrar la secuencia de ADN que puede causar una enfermedad genética , o pueden usarlo para diseñar una sonda, o un marcador, para ver dónde está el ADN en un cromosoma de la célula. También utilizan la secuenciación del ADN para aprender más sobre las proteínas codificadas por cada gen, lo que puede tener implicaciones en la creación de nuevos fármacos. Al comprender la secuencia del ADN del paciente, los científicos pueden diseñar medicamentos que se adapten perfectamente a la persona y tengan más probabilidades de funcionar. Piense en ello como conseguir un traje hecho a medida. Un traje normal puede quedar bien, ¡pero un traje personalizado quedaría perfecto!

La secuenciación de ADN también se utiliza en pruebas de paternidad y ciencia forense. En las pruebas de paternidad , se secuencian el ADN del padre y el del niño para averiguar el porcentaje de la secuencia que coincide. El padre debe compartir el 50% de su ADN con el niño. Los científicos forenses pueden tomar muestras de ADN de los sospechosos y compararlas con el ADN que se encuentra en la sangre y el cabello en la escena del crimen.

Resumen de la lección

El ADN es una molécula importante en la célula compuesta por cuatro nucleótidos: adenina, guanina, citosina y timina. El orden de los nucleótidos determina el mensaje en el ADN, por lo que es una información muy importante para los científicos. La secuenciación del ADN se basa en la replicación del ADN, que ocurre naturalmente en una célula. Durante la replicación del ADN, la ADN polimerasa agrega nucleótidos a cada hebra del ADN original, formando dos nuevas hebras. Los científicos combinan una muestra de ADN con ADN polimerasa y nucleótidos en un proceso llamado PCR para crear muchas copias del ADN en un tubo de ensayo.

También incluyen didesoxinucleótidos marcados con colores fluorescentes para cada tipo de nucleótido. Estos nucleótidos detienen la replicación del ADN y, dado que se hacen muchas copias de ADN, la muestra resultante tiene una hebra de ADN terminada en cada nucleótido. Las muestras pasan por una máquina que las lee de mayor a menor tamaño e identifica qué nucleótido está en qué posición. Los resultados se muestran en un electroferograma y se utilizan para determinar la secuencia de ADN. La secuenciación del ADN se puede utilizar para diseñar medicamentos personalizados, realizar pruebas de enfermedades genéticas, identificar relaciones familiares y ayudar a identificar sospechosos en la escena del crimen.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador