15.1: Visión general
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Comenzamos este capítulo mirando las tecnologías que llevaron a la ingeniería genética. La capacidad de hacer ADN recombinante es una tecnología tan seminal que solo darse cuenta de que se podría hacer y luego hacerlo en un tubo de ensayo por primera vez le valió a Paul berg una media participación en el Premio Nobel de Química de 1980 (la otra mitad fue compartida por Walter Gilbert y Frederick Sanger para estudios que permitieron una secuenciación eficiente del ADN). Primero veremos la síntesis de ADNc, la síntesis de copias de ADN a partir de ARN, algo que los retrovirus hacen rutinariamente como parte de la vía de su reproducción. El retrovirus inyecta su ARN en células diana donde transcribe una enzima transcriptasa inversa. La enzima transcribe inversamente una copia de ADN (el ADNc) complementaria al ARN viral. Los primeros pasos en la infección retroviral se resumen en la siguiente ilustración.
La misma enzima transcriptasa inversa produce un ADNc bicatenario, o (ds) ADNc, que luego se replica. Estos ADNc se transcriben en nuevos genomas de ARN viral y ARNm para proteínas virales. Estos últimos encapsulan los genomas de ARN en nuevos virus. La transcriptasa inversa es ahora una herramienta de laboratorio, utilizada para transcribir de forma inversa el ADNc de prácticamente cualquier secuencia de ARN. Esto, junto con muchas enzimas y biomoléculas virales, bacterianas e incluso eucariotas, ahora forman parte de nuestro kit de herramientas de ADN recombinante e ingeniería genética.
Veremos cómo se hace una biblioteca de ADNc y se criba para un clon de ADNc, y cómo un ADNc clonado puede pescar un gen completo de una biblioteca genómica. A continuación veremos cómo la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) puede producir (amplificar) millones de copias de un solo gen (u otra secuencia de ADN) a partir de tan poco ADN como se encuentra en una sola célula. Además de su uso muy publicitado en la ciencia forense, la PCR es otra herramienta de laboratorio importante para buscar, amplificar y estudiar secuencias de interés. Estas venerables tecnologías ilustran importantes principios de clonación y análisis de secuencias. Por supuesto, el análisis de secuencias de ADN tradicionalmente clonadas y amplificadas se ha utilizado para estudiar la evolución y expresión de genes individuales. ¡Y a veces nos engañan! Por ejemplo, saber que una mutación genética está asociada con una enfermedad suele llevar a una búsqueda de cómo la mutación podría causar la enfermedad. Pero, como los investigadores en cualquier disciplina nos siguen avisando, ¡la correlación no es causalidad! De hecho, sabemos que muchos fenotipos, incluida la enfermedad genética, no son el resultado de un solo gen mutante. El autismo es solo un ejemplo.
Los nuevos campos de genómica y proteómica aprovechan una creciente batería de poderosas herramientas para estudiar muchos genes y sus redes reguladoras al mismo tiempo. El networking molecular hecho posible por la genómica y la proteómica (y otros términos holísticos coloridos que discutiremos más adelante) prometen hacernos pasar las nociones ingenuas y a menudo incorrectas de causalidad. Es posible que pronto podamos identificar muchas correlaciones que podrían resumir la causalidad o propensión a enfermedades genéticas.