Sonda genética: definición, uso y ejemplo
¿Qué son las sondas genéticas?
¿Cómo encuentras una aguja en un pajar? Con millones de pedazos de heno, todos del mismo tamaño y forma, ¿cuál es la solución a este antiguo acertijo? ¿Qué pasaría si tuvieras una forma de llevarte la aguja en lugar de buscar en el heno pieza por pieza? Un imán muy fuerte sacaría inmediatamente la aguja, dejando todo el heno solo.
Aunque no podemos ver el ADN como podemos ver una pila de heno, identificar una pieza específica en una muestra mixta es tan difícil como encontrar una aguja en un pajar. Todo el ADN tiene aproximadamente el mismo tamaño, composición química y forma, por lo que puede ser increíblemente difícil encontrar la pequeña pieza que estás buscando.
Afortunadamente, los científicos han aplicado las propiedades bioquímicas del ADN para crear una técnica molecular llamada sonda genética . Las sondas de genes son pequeños fragmentos de ADN de una sola hebra que son complementarios a un gen de interés. Esto significa que son una combinación perfecta y, cuando se aplican a una muestra, una sonda genética puede ayudar a los investigadores a identificar si su gen de interés está ahí o no. Veamos este proceso en detalle.
¿Cómo funcionan las sondas genéticas?
Todo el ADN está hecho de dos hebras complementarias que son una combinación perfecta entre sí, trenzadas en una doble hélice. A temperaturas suficientemente altas, el ADN se divide y las dos hebras se separan. Cuando el ADN se enfría, las bases complementarias vuelven a coincidir y se vuelven a unir. Pero entre este calentamiento y enfriamiento, los investigadores aplican una sonda genética a la mezcla. La sonda es una coincidencia perfecta para el gen que les interesa. También contiene algún tipo de etiqueta, como un marcador fluorescente o de color, para que puedan detectar una coincidencia.
Si la sonda genética coincide con el ADN de la muestra, se hibridará o se adherirá a la secuencia correspondiente cuando la muestra de ADN se enfríe. Los investigadores lavan cualquier ADN no hibridado y detectan la sonda etiquetada solo si se ha hibridado con éxito en su muestra.
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Aplicaciones
Las sondas genéticas son una de las mejores formas de identificar una secuencia de ADN particular en una mezcla compleja. Pero, ¿por qué querrían los investigadores saber qué genes están presentes? Los genes son las instrucciones para todos los seres vivos; son lo que nos hace humanos frente a cualquier otro tipo de ser vivo. Algunos seres vivos son tan pequeños que es imposible identificarlos a simple vista, y el ADN es una de las mejores formas de averiguar qué organismos están presentes.
Los microorganismos son seres vivos microscópicos, algunos de los cuales pueden causar enfermedades en los seres humanos llamadas patógenos. Se pueden diseñar sondas genéticas para detectar la presencia de patógenos específicos en una muestra particular. Por lo general, para identificar la presencia de un patógeno en una muestra, la muestra debe cultivarse o cultivarse en un laboratorio. Para algunos patógenos de crecimiento lento, esto puede llevar semanas, lo que no es una situación ideal si la muestra proviene de un paciente enfermo que necesita tratamiento.
Las sondas de ADN ofrecen una alternativa rápida al cultivo de muestras en un laboratorio. Además, son muy específicos. El ADN contiene las instrucciones para todos los seres vivos y cada uno es único. Así, las sondas se utilizan para identificar específicamente microorganismos en comparación con los métodos tradicionales de identificación mediante pruebas bioquímicas y morfológicas en cultivo.
Ejemplos de
A continuación, veamos algunos ejemplos de sondas de ADN que identifican microorganismos.
Tuberculosis micobacteriana
Josh es un paciente que vive con el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH). Últimamente, ha desarrollado tos y tiene fiebre alta. Dado que su sistema inmunológico está debilitado por el VIH, le preocupa que la infección pueda ser grave, por lo que hace una cita con su médico. El médico sospecha que podría tener una infección por la bacteria Mycobacterium tuberculosis , que causa tuberculosis o TB.
Mycobacterium tuberculosis crece increíblemente lento y es muy difícil de cultivar, por lo que podría llevar semanas obtener los resultados. Sin embargo, el médico le ofrece a Josh una alternativa: podría pagar por un ensayo de sonda genética, que le dirá a Josh en unas horas si tiene la infección. Esto le permitiría a Josh comenzar el tratamiento con antibióticos de inmediato y le daría una mejor oportunidad de eliminar la infección. Los médicos también utilizan sondas genéticas para identificar cepas específicas de bacterias y su capacidad para resistir a los antibióticos, lo que puede ser muy informativo para el tratamiento.
Escherichia coli
Aunque Escherichia coli es una parte normal de nuestra flora digestiva, algunas cepas pueden ser mortales. La cepa E. coli O157: H7 es el agente causante de muchos casos de intoxicación alimentaria en los Estados Unidos. Identificar la fuente de un brote de E. coli y prevenir una mayor contaminación es siempre una prioridad para los científicos. Las sondas genéticas ofrecen una alternativa rápida y confiable a los métodos de cultivo tradicionales cuando se busca la presencia de E. coli en una muestra. No solo pueden detectar la bacteria, las sondas genéticas también pueden detectar genes para factores de virulencia específicos que podrían hacer que la E. coli sea más o menos patógena.
Resumen de la lección
Las sondas génicas son pequeños fragmentos de ADN de una sola hebra que se hibridan con las secuencias de ADN diana en una muestra. Etiquetados con una etiqueta como color o fluorescencia, permiten a los investigadores identificar una secuencia específica de ADN en una mezcla. Primero, la muestra de ADN se calienta para separar las hebras de ADN, luego se aplica la sonda. Esto se hibrida con la secuencia diana si está presente. Las sondas génicas se utilizan para identificar microorganismos , particularmente aquellos que son patógenos comoMycobacterium tuberculosis o Escherichia coli .