Electroforesis en gel y pruebas genéticas

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El ADN es una molécula muy grande formada por una larga secuencia de 4 nucleótidos: adenina, o A, citosina, o C, timina, o T, y guanina, o G.
El ser humano tiene 46 de estas moléculas de ADN, comprimidas en 46 cromosomas, y cada una de ellas contiene miles de genes que codifican rasgos distintos, como el color del pelo, el color de los ojos e incluso la presencia o no de una enfermedad genética.
A veces, las enfermedades genéticas pueden estar causadas por una mutación en un solo gen, y para identificar ese gen en el ADN se puede utilizar una herramienta llamada electroforesis en gel.
En la electroforesis en gel, primero se trocea el ADN en fragmentos más pequeños utilizando enzimas de restricción, que son enzimas que rompen el ADN en secuencias de nucleótidos específicas.
A continuación, los fragmentos de ADN se vierten en un pozo dentro de un trozo de gel de agarosa. El gel parece sólido, pero en realidad solo es semisólido y, a nivel microscópico, parece un conjunto de cavidades llenas de agua.
Hay una carga negativa en el extremo con los pozos y una carga positiva en el extremo más alejado del gel. Se hace pasar una corriente eléctrica a través del gel, que arrastra los fragmentos de ADN cargados negativamente a través de las cavidades del gel, hacia el extremo positivo La idea es que los fragmentos más pequeños pueden moverse más deprisa a través del gel que los fragmentos más grandes.
Ahora, idealmente, si estamos buscando una mutación y tuviéramos una manera fácil de detectarla, ¡entonces la vida sería fáci Sin embargo, a veces es más complicado encontrar una mutación.
Digamos que usamos una enzima de restricción llamada EcoRI para digerir el ADN. La EcoRI se une a cada secuencia G A T T C del ADN, y rompe el ADN entre la G y la primera A.
Si hubiera una secuencia de ADN como esta, habría tres sitios G A T T C donde la enzima de restricción EcoRI rompería el ADN, y los fragmentos resultantes tendrían este aspecto.
Si este ADN se introduce en un pozo de un gel de electroforesis, y si se pasa una corriente a través de él, el gel daría lugar a cuatro bandas.
Cada banda representaría un fragmento de ADN de diferente tamaño, e indicaría que hay tres sitios de enzimas de restricción en el ADN Hay que destacar que las enzimas de restricción pueden cortar cualquier tipo de ADN, solo necesitan su sitio específico para unirse.
Sin embargo, la forma en que se corta el ADN de cada persona varía entre las personas, lo que significa que la longitud de los fragmentos resultantes puede variar.
La variación se denomina polimorfismo, y esto se llama polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción, o RFLP. Si esa secuencia polimórfica también resulta ser un sitio donde una enzima de restricción puede cortar el ADN, entonces se llama marcador polimórfico Eso es así porque esa secuencia marca un punto específico en el ADN en el que se pueden identificar polimorfismos, si se utiliza la enzima de restricción para cortar el ADN.
Como estas enzimas rompen el ADN en secuencias de nucleótidos específicas, eso también significa que no romperán el ADN si hay una mutación en esa secuencia de nucleótidos específica.
Por ejemplo, imaginemos que hay una mutación en un solo nucleótido, lo que se denomina polimorfismo de un solo nucleótido o SNP.
Y la mutación está en un sitio de unión de la enzima de restricción, como este, donde una sola A se convierte en una G. Eso cambiaría el sitio de unión central de EcoRI, que no podría unirse al ADN en ese lugar y cortarlo En este caso, después de utilizar la enzima de restricción EcoRI, los fragmentos tendrían el siguiente aspecto: Solo habría tres fragmentos, y el fragmento central sería más largo que antes.
En la electroforesis en gel solo se verían tres líneas, lo que significaría que este ADN tiene una mutación. Otro tipo de polimorfismo es el denominado polimorfismo de repeticiones cortas en tándem o STRP, también llamado microsatélite.
Un STRP se produce cuando un determinado motivo de ADN, por ejemplo una secuencia de trinucleótidos como C A T, se repite mucho, normalmente entre 5 y 50 veces.
[delete] La importancia de los STRP radica en que su carácter repetitivo puede ser un problema en la replicación del ADN.
Sencillamente, la enzima encargada de la replicación, la ADN polimerasa, puede "equivocarse" y replicar un trinucleótido C A T más o menos veces.
Esto hace que el alelo sea más largo o más corto, en comparación con el original. Una vez más, si una enzima de restricción trocea el ADN, un fragmento de ADN con más repeticiones será más largo que un fragmento de ADN con menos repeticiones.
Y esas diferencias en el tamaño de los fragmentos de ADN pueden rastrearse mediante electroforesis en gel. La electroforesis en gel permite visualizar las mutaciones y las repeticiones del ADN, por lo que la clave está en averiguar cómo utilizarlas como marcadores para rastrear los genes de inter Recordemos que los 46 cromosomas están organizados en realidad en 23 pares de 2 cromosomas homólogos.
Cuando los gametos, el óvulo y el espermatozoide, se están formando, los cromosomas emparejados, llamados cromosomas homólogos, intercambian material genético mediante un proceso llamado entrecruzamiento.
En el entrecruzamiento, los extremos libres de cada cromosoma se enrollan entre sí e intercambian partes. Esto proporciona la variación genética, pero también dificulta el rastreo de los genes que se desplazan de un cromosoma a otro.
Pero el entrecruzamiento suele atenerse a la relación genética, que establece que cuanto más cerca se encuentren dos genes en el cromosoma, menos probable será que se separen durante el entrecruzamiento.
Por lo tanto, si el marcador y el gen mutado están cerca el uno del otro, es poco probable que se separen durante un entrecruzamiento.
Por ejemplo, si hay una mutación puntual conocida o un SNP que se sabe que está cerca de un gen o incluso dentro de un gen y se identifica a las personas con el SNP utilizando la electroforesis en gel, significa que probablemente la persona tenga el gen de interés.
Para aprovechar realmente la electroforesis en gel, hay que ver lo cerca que está un marcador del gen de interés. Para ello, uno de los abordajes consiste en identificar una familia con personas que tengan la enfermedad y trazar el árbol genealógico.
Después, se pueden hacer pruebas de los marcadores disponibles a todos y ver cómo se correlacionan con la aparición de la enfermedad.
Por ejemplo, supongamos que hay cuatro marcadores y, para simplificar, los cuatro son SNP (mutaciones puntuales en el ADN en diferentes puntos).
Según el árbol genealógico, el marcador 2 se correlaciona bien con la enfermedad, de hecho, se encuentra en las siete personas enfermas.
Sin embargo, también aparece en dos miembros sanos de la familia. Esto significa que esas dos personas han heredado el SNP, pero no el alelo mutante.
Así, durante el entrecruzamiento, el marcador y el alelo mutante se separaron solo en dos de las nueve divisiones, lo que hace que el marcador "2" sea el más apropiado en este caso, ya que es el más cercano al alelo mutante de los cuatro.
En la práctica, los árboles genealógicos afectados se tipifican para cientos de marcadores en todo el genom A continuación, se selecciona el marcador más cercano, que es el mejor.
En las pruebas genéticas se utilizan muchas técnicas para localizar, y finalmente identificar, el alelo mutante causante de la enfermedad En primer lugar, el alelo mutante debe rastrearse e identificarse con precisión mediante el uso de marcadores que sigan de forma fiable el alelo mutante a través de los entrecruzamientos en la meiosis.
Los marcadores candidatos pueden ser SNP o STRP. Después, se elabora el árbol genealógico de la familia afectada y se analizan los miembros en busca del marcador más fiable.
La fiabilidad del marcador da una gran estimación de la distancia a la que se encuentra el gen de la enfermedad, por lo que cuanto más cerca esté, mejor será.