Rodrigo Ricardo

Técnicas para analizar la expresión genética

Publicado el 27 octubre, 2020

La expresion genica

¿Recuerda haber aprendido en algún momento que cada uno de nosotros comenzó como una sola célula que seguía dividiéndose? Recuerda cómo va. Comenzamos como una sola célula que contiene ADN en un conjunto de 23 cromosomas. Una célula se divide en dos células, las dos células se dividen para formar cuatro células, las cuatro células se dividen para formar ocho células, etc. … hasta que hay suficientes células para formar cada una de las células necesarias en nuestro cuerpo. Esto significa que las células de su estómago, cerebro y corazón se originaron en la misma célula. Esto también significa que cada una de esas células tiene exactamente el mismo ADN.

Sabe que el ADN de cada célula le dice a la célula qué hacer. Pero si todas las células tienen el mismo ADN, y el ADN les dice a las células qué hacer, ¿por qué no intentan digerir los alimentos las células del corazón? La respuesta a esto es la expresión genética. La expresión genética es la activación del ADN para que le diga a la célula qué hacer.

Entonces, cuando se activa el ADN, el ADN se convierte en ARNm y luego en proteína. La proteína es lo que las células entienden como direcciones. Las proteínas son las que le dicen a las células de su corazón que laten o que las células de su estómago digieran los alimentos. Solo se activa el ADN que crea las proteínas necesarias para un tipo particular de célula. El ADN de las otras proteínas se apaga y no se produce la expresión génica. ¡Es por eso que las células de su corazón no intentan digerir su sangre a medida que pasa!

Ahora que sabe qué es la expresión génica, es posible que se pregunte cómo podemos saber qué genes están activados y desactivados en las diferentes células de nuestro cuerpo. Bueno, los científicos han ideado algunas técnicas que ayudan a detectar la expresión genética. La mayoría de las técnicas detectan el ARNm, o proteínas, que se producen a partir de genes. Veamos ahora las técnicas de detección de ARNm.

Detección de ARNm

Lo primero que sucede con cualquier técnica de detección de ARNm es que el ARN debe eliminarse de la célula y separarse del resto del material genético. Esto asegura que estemos comenzando con ARNm puro de genes expresados. Ahora que tenemos nuestra muestra de ARNm, podemos usar nuestras técnicas para determinar qué genes se expresan.

También deberíamos repasar otro par de términos que surgirán algunas veces en esta lección. La electroforesis en gel es el gel de agarosa que separa hebras de material genético basándose en la carga eléctrica. La agarosa se extrae del agar, un material gelatinoso que proviene de las algas rojas. La carga de ADN, ARN y proteínas es negativa. Entonces, el material genético se moverá hacia el extremo positivo del gel.

La otra parte útil de la electroforesis en gel es que las piezas más pequeñas tienden a moverse más rápido hacia el extremo positivo y, por lo tanto, bajan más en el gel que las piezas más grandes. Esto nos permite no solo detectar la hebra, sino también tener una idea del tamaño de la hebra. El otro término es sonda de ADN , que es una sola hebra de ADNc que puede unirse a otras cadenas de ADN o ARNm. ¡A esas técnicas ahora!

La técnica más utilizada para determinar la expresión génica mediante la detección de ARNm es una transferencia Northern . Esta es una técnica que utiliza una membrana de nitrocelulosa y una sonda de ADN para encontrar ARNm. El ARNm se procesa en una electroforesis en gel. Cada pieza de ARNm creará su propia banda en la electroforesis en gel. Las bandas de la electroforesis en gel se transfieren a una membrana de nitrocelulosa. Luego, la membrana se expone a sondas de ADN para verificar la expresión de genes específicos. Si la sonda de ADN se adhiere, entonces se expresa el gen. Si la sonda de ADN no se adhiere, entonces el gen no se expresa. Las transferencias Northern pueden detectar la expresión de uno o más genes al mismo tiempo.

Otra técnica es el ensayo de protección de nucleasa , abreviado como NPA . Este es el ensayo para detectar ARNm individual en una mezcla de ARN. En este ensayo, el ARNm se mezcla con el ADNc de los genes que queremos conocer. Si el ARNm que es complementario al ADNc está presente, entonces se unirán. Luego, se agregan enzimas a la mezcla que descomponen las partes no unidas de ARN. Ahora tenemos solo el ARNm unido que es del gen que se expresa.

RT-PCR significa reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa . Esta es una técnica en la que el ARNm se convierte de nuevo en ADN y se replica. La forma en que esto ayuda a detectar la expresión génica es que solo el ARNm expresado estará presente para volver a convertirse en ADNc. Una vez que se convierte nuevamente en ADNc y se replica, el ADN se procesa en una electroforesis en gel. El ADNc se analiza para determinar de qué gen se trata. El gen identificado es el gen que expresa esa célula.

Las técnicas que hemos discutido hasta este punto se realizan en ARNm que se extrae de células o tejidos. Los científicos tienen una forma de detectar ARNm dentro del tejido. La técnica se llama hibridación in situ , que es una técnica para hibridar material genético con muestras de tejido. Para esta técnica, la muestra de tejido se prepara en diferentes soluciones, se corta en rodajas muy finas y se coloca en un portaobjetos de microscopio.

Luego, se agregan sondas de ADN para el gen o genes en cuestión. Si el tejido tiene el ARNm expresado por los genes, entonces el ADN se hibridará. Una característica interesante de esta técnica de detección es que le indica en qué parte del tejido se expresa el gen. Esto realmente puede ayudar al comparar diferentes tipos de tejido o partes enfermas de tejido con tejido normal.

Detección de ADN

Cambiemos de tema y veamos una técnica que detecta el ADN. La micromatriz de ADN es una técnica que utiliza múltiples puntos en una micromatriz, cada uno de los cuales representa un gen diferente que será analizado por computadora. Esta técnica comienza con la extracción del ARNm de los genes que expresan los dos tipos de células en estudio. El ARNm se prepara al mismo tiempo pero se mantiene separado.

A continuación, se crea ADN monocatenario, o ADNss, utilizando la técnica de RT-PCR que discutimos anteriormente. Sin embargo, ahora hay una diferencia. Adjuntamos etiquetas fluorescentes al ssDNA para que sea más fácil detectar qué células expresan qué genes. Usamos dos colores diferentes, uno para cada tipo de celda que se estudia. La norma es utilizar verde y rojo. Así que ahora que tenemos ssDNA marcado con fluorescencia de cada gen que es expresado por las dos células diferentes, es el momento de agregar las dos muestras al microarray.

La micromatriz contiene miles de puntos. Cada mancha contiene el ADNc de diferentes genes que las células pueden expresar. Si el ssDNA creado coincide con el cDNA en un lugar en particular, entonces se hibridará con el lugar. Esto ocurre para cada punto del microarray. Una computadora que contiene un láser y una cámara, luego escaneará el microarray para detectar la presencia del ssDNA marcado con fluorescencia.

Cualquier mancha que sea simplemente roja indica que el gen solo se expresa en la célula cuyo ADNss se etiquetó en rojo. Lo mismo ocurre con las manchas que son simplemente verdes. La mezcla de rojo y verde produce amarillo, por lo que las manchas amarillas indican que el gen se expresa en ambos tipos de células. Las diferencias de color en el microarray permiten comparar la expresión génica en diferentes células. Bastante ordenado, ¿eh?

Resumen de la lección

Esas fueron algunas técnicas muy detalladas que cubrimos. ¡Es hora de recapitular! Los términos que aprendimos al principio son expresión génica , que es la activación del ADN para que le diga a la célula qué hacer; electroforesis en gel , que es el gel de agarosa que separa hebras de material genético basándose en la carga eléctrica; y sonda de ADN , que es una sola hebra de ADNc que puede unirse a otras cadenas de ADN o ARNm.

Luego aprendimos las siguientes técnicas de detección de ARNm:

  • Northern blot : técnica que utiliza una membrana de nitrocelulosa y una sonda de ADN para encontrar ARNm
  • Ensayo de protección de nucleasa (abreviado como NPA ): ensayo para detectar ARNm individual en una mezcla de ARN
  • RT-PCR (o reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa ): técnica en la que el ARNm se convierte de nuevo en ADN y se replica
  • Hibridación in situ : técnica para hibridar material genético con muestras de tejido

Por último, hablamos de una técnica de detección de ADN. La micromatriz de ADN es la técnica que utiliza múltiples puntos en una micromatriz, cada uno de los cuales representa un gen diferente que será analizado por computadora.

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