La otra Reacción en Cadena

 

Nivel de dificultad: 3 de 4

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¿Recuerdas el mundo sin Internet? Yo era bastante joven por lo que se me hace difícil imaginar mis estudios y mi trabajo sin una herramienta tan indispensable. Aun pareciendo una comparación exagerada, existe una herramienta biotecnológica que para muchos de nosotros es como Internet: no podemos casi imaginarnos la vida previa a su invención. Esta herramienta no es otra que la llamada Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR). Su fundamento es relativamente sencillo, aunque ingenioso, y surgió en respuesta a un problema técnico fundamental de las Ciencias Biológicas: ¿Cómo replicar in vitro DNA de una forma eficiente?

Todos los organismos poseen las herramientas necesarias para replicar su genoma y en el caso de las bacterias, por ejemplo, de replicar además secuencias circulares de DNA. Las polimerasas, proteínas encargadas de producir hebras de RNA o DNA, son claves en dicha replicación pero no únicas responsables de dicho proceso. Varias proteínas se encargan de se separar las hebras, reducir la tensión o cortar fragmentos convirtiendo el proceso de replicación en una tarea muy compleja.

300px-pcrsvgEn 1983, Kary Mullis ideó una sistema para producir una gran cantidad de hebras de DNA a partir de un único fragmento. El sistema jugaba con la temperatura como factor principal, puesto que el DNA tiende a formar dobles hebras (como las que estamos acostumbrados a ver) a temperatura ambiente y se separa al incrementarse la temperatura. La doble hebra no puede ser replicada sin un sistema muy complejo y la hebra simple no podía ser copiada debido a que las altas temperaturas necesarias eran incompatibles con las polimerasas. Sin embargo el descubrimiento de organismos estremofilos que poseían proteínas capaces de trabajar a altas temperaturas daban la pieza clave a la idea de Mullis, que consistía en realizar diferentes ciclos de calentamiento para separar las hebras (94ºC), enfriamiento para unirlas a cebadores de DNA necesarios para que la polimerasa pudiera encontrar la zona de DNA a copiar, y replicación a temperaturas intermedias (72ºC), algo posible sólo usando la polimerasa de un organismo termófilo (Thermophilus aquaticus). Con esta estrategia Mullis conseguía producir 10.000 millones copias de DNA a partir de una única secuencia.

Esta técnica es la herrramienta que permite a los forenses identificar a individuos a partir de muestras minúsculas de DNA que es amplificado para su estudio. Es crucial para analizar mutaciones relacionadas con muchas enfermedades hereditarias (Huntington) y tratamiento específico para otras enfermedades como el cáncer o identificar con una fiabilidad enorme la paternidad.  En los laboratorios de biomedicina de todo el mundo su uso para decenas de técnicas diferentes la han convertido en una técnica indispensable (clonación, secuenciación de genomas, mutagénesis, análisis de expresión a tiempo real…). 

Mullis recibió el premio Nobel de Química por su descubrimiento, el cual no ha estado exento de disputas y batallas legales por la patente de una de las herramientas más indispensables que ha conseguido el ser humano. No es, sin embargo, un mérito que corresponda sólo a Mullis, sino un trabajo que arrancó hace ya más de 50 años con el descriframiento del código genético (Crick, Khorana…) y el descubrimiento de las polimerasas por  un español, Severo Ochoa.

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1 comentario

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Una respuesta a “La otra Reacción en Cadena

  1. Sin usarla, porque me dedico a otro campo, la verdad es que es un gran ejemplo del valor que tiene la simplicidad en la ciencia. Es tan simple que es maravillosa…

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