Clonación de ADN

Cuando escuchas el término "clonación", puede que se te vengan a la cabeza imágenes de dos versiones de ti mismo, una que se pasa el día trabajando y la otra de fiesta como una estrella del rock.

Aunque eso podría ser posible en el futuro, por el momento la clonación funciona realmente a nivel de copia de un trozo de ADN (como un gen) muchas veces.

Pero esto es igual de genial y tiene enormes implicaciones.

Básicamente, se trata de tomar un gen de nuestro ADN, insertarlo en un plásmido (que es un pequeño trozo circular de ADN bacteriano) y hacer que las bacterias multipliquen ese gen (replicación génica) y lo utilicen para fabricar proteínas para nosotros (expresión génica).

Nuestro ADN y el ADN del plásmido tienen algunas cosas en común: en primer lugar, ambos son moléculas de doble cadena, con cada cadena formada por secuencias de 4 nucleótidos (adenina, o A, guanina, o G, citosina, o C y timina, o T) dispuestos en un orden específico, como las palabras de una frase.

En segundo lugar, para formar la doble hélice, los nucleótidos utilizan sus bases (A, T, C, G) para formar enlaces de hidrógeno con las bases de la hebra opuesta.

Las bases forman enlaces según la regla del "emparejamiento complementario de bases", que establece que en el ADN, la A siempre se empareja con la T mediante dos enlaces de hidrógeno, mientras que la C siempre se empareja con la G, con tres enlaces de hidrógeno.

Sin embargo, la diferencia entre nuestro ADN y los plásmidos es que nuestro ADN está organizado en forma de 46 cromosomas lineales, mientras que los plásmidos tienen forma circular, como un collar de ADN molecular.

Ahora bien, el primer paso en la clonación de ADN es digerir nuestro ADN, que contiene el gen diana que queremos clonar, mediante el uso de enzimas de restricción que se unen a secuencias de nucleótidos específicas, llamadas sitios de restricción.

Hay un gran número de estas enzimas de restricción que reconocen cientos de secuencias de ADN diferentes (digamos que utilizamos la enzima de restricción ecoRI) que se une a cada secuencia G A A T T C del ADN, y rompe el ADN entre la G y la primera A.

Podemos utilizar esta enzima para escindir tanto nuestro ADN de doble cadena, que contiene el gen objetivo, como el ADN del plásmido, que es donde queremos insertarlo.

Para simplificar el ejemplo, digamos que tenemos un fragmento de ADN de doble cadena que tiene este aspecto, y recordemos que las dos cadenas de ADN son antiparalelas: una va de la dirección 5' a la 3', y la otra de la dirección 3' a la 5', un poco como dos serpientes enrolladas juntas pero orientadas en direcciones diferentes.

5’ A T C G A A T T C A A C A G C G T C G A A T T C 3’ 3’ T A G C T T A A G T T G T C G C A G C T T A A G 5’.

Las partes en negrita son los sitios de restricción que reconoce ecoRI, y la parte entre ellos es el gen que queremos multiplicar.

Cuando añadimos un poco de ecoRI a este escenario, entra y muerde con fuerza entre la G y la primera A en el sitio de restricción en cada hebra, dejándonos con esto: 5’ A T C G A A T T C A A C A G C G T C G A A T T C 3’ 3’ T A G C T T A A G T T G T C G C A G C T T A A G 5'.

Aunque el ADN del plásmido es circular, hay que tener en cuenta que lo mismo sucede cuando ecoRI reconoce su sitio de restricción por allí.

Básicamente, lo que nos queda de nuestro ADN es nuestro gen diana, que termina con trozos de los sitios de restricción, lo que llamamos "extremos pegajosos".

Y el plásmido, igualmente, tiene ahora un hueco con extremos pegajosos a ambos lados.

Esto permite que ocurra lo más genial: cuando tomamos nuestro gen diana y sus extremos pegajosos, y lo juntamos con un plásmido y sus extremos pegajosos, todo lo que necesitamos es añadir una enzima llamada ADN ligasa, y los dos se unen como piezas de un rompecabezas.

Este nuevo ADN híbrido se llama ADN recombinante.

Hay que tener en cuenta que, junto con nuestro gen diana, también se inserta en el plásmido un gen de resistencia a los antibióticos.

Esto será útil más adelante, cuando queramos cultivar selectivamente solo las bacterias que contengan nuestro plásmido recombinante.

Hablando de eso, pongamos ese plásmido dentro de la bacteria.