9.10: Microarrays
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Los geles 2D son una forma de estudiar un amplio espectro de moléculas simultáneamente. Otros enfoques para hacer lo mismo implican lo que se llama microarrays. Las micromatrices de ADN, por ejemplo, pueden usarse para determinar todos los genes que se están expresando en un tejido dado, simultáneamente. Las micromatrices emplean una cuadrícula (o matriz) hecha de filas y columnas en un portaobjetos de vidrio, con cada caja de la cuadrícula conteniendo muchas copias de una molécula específica, digamos una molécula de ADN monocatenario correspondiente a la secuencia de un solo gen único. Como ejemplo, considere escanear el genoma humano para todas las secuencias de ARNm conocidas y luego sintetizar ADN monocatenarios complementarios a cada ARNm. Cada secuencia de ADN complementaria tendría su propia mancha en la matriz. Se conoce la posición de cada secuencia génica única en la cuadrícula y toda la cuadrícula representaría todos los genes posibles que se expresan. Entonces, para un simple análisis de expresión génica, se podría tomar un tejido (digamos hígado) y extraer los ARNm de él. Estos ARNm representan todos los genes que se están expresando en el hígado en el momento en que se realizó el extracto.
Los ARNm se pueden etiquetar fácilmente con un tinte coloreado (digamos azul). Luego se agrega la mezcla de ARNm etiquetados a la matriz y se crean condiciones de emparejamiento de bases para permitir que las secuencias complementarias se encuentren entre sí. Cuando el proceso esté completo, cada ARNm hepático debería haberse unido a su gen correspondiente en la matriz, creando una mancha azul en esa caja en la cuadrícula. Ya que se sabe qué genes están en qué caja, una mancha azul en una caja indica que el gen en esa caja se expresó en el hígado. La presencia y abundancia de cada ARNm se puede determinar fácilmente midiendo la cantidad de colorante azul en cada caja de la cuadrícula. Se podría realizar un análisis más potente con dos conjuntos de ARNm, cada uno con una etiqueta de color diferente (digamos azul y amarillo). Un conjunto de ARNm podría provenir del hígado de un vegetariano (etiquetado de azul) y el otro de un devorador de carne (etiquetado amarillo), por ejemplo. Los ARNm se mezclan y luego se agregan a la matriz y las secuencias complementarias se dejan volver a formar dúplexes. Después de lavar los ARNm no hibridados, se analiza la placa. Las manchas azules en las cajas de cuadrícula corresponden a los ARNm presentes en el hígado vegetariano, pero no en el del carnicero. Las manchas verdes (azul más amarillo) corresponderían a los ARNm presentes en igual abundancia en los dos hígados. La intensidad de cada mancha también daría información sobre las cantidades relativas de cada ARNm en los tejidos. Se podrían realizar análisis similares, utilizando ADNc en lugar de ARNm. Las micromatrices peptídicas tienen péptidos unidos al portaobjetos de vidrio en lugar de ADN y pueden usarse para estudiar la unión de proteínas u otras moléculas a los péptidos.