7.12B: Selección

Un marcador seleccionable suele ser un gen que confiere resistencia a un antibiótico que de otro modo mataría las células.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Identificar el propósito de la selección en ingeniería genética

Claves para llevar

Puntos Clave

• El ADN recombinante se introduce en el organismo del que se obtuvieron las secuencias de replicación, luego el ADN extraño se replicará junto con el ADN de la célula huésped en el organismo transgénico.
• La selección genética artificial es el proceso en el que las células que no han captado ADN son destruidas selectivamente, y solo aquellas células que pueden replicar activamente ADN que contiene el gen marcador seleccionable codificado por el vector son capaces de sobrevivir.
• Cuando se utilizan células bacterianas como organismos hospedadores, el marcador seleccionable suele ser un gen que confiere resistencia a un antibiótico que de otro modo mataría las células, típicamente ampicilina.

Términos Clave

• clonación molecular: un conjunto de métodos experimentales en biología molecular que se utilizan para ensamblar moléculas de ADN recombinante y dirigir su replicación dentro de organismos hospedadores.
• PCR: reacción en cadena de la polimerasa

Los científicos que realizan genética experimental emplean experimentos de selección artificial que permiten la supervivencia de organismos con fenotipos definidos por el usuario. La selección artificial es ampliamente utilizada en el campo de la genética microbiana, especialmente en la clonación molecular.

La recombinación de ADN se ha utilizado para crear reemplazos, deleciones, inserciones, inversiones de genes. La clonación de genes y el marcaje de genes/proteínas también son comunes. Para reemplazos o deleciones de genes, generalmente se hace un casete que codifica un gen de resistencia a fármacos por PCR.

La clonación molecular es un conjunto de métodos experimentales en biología molecular que se utilizan para ensamblar moléculas de ADN recombinante y dirigir su replicación dentro de organismos hospedadores. El uso de la palabra clonación se refiere al hecho de que el método implica la replicación de una sola molécula de ADN a partir de una sola célula viva para generar una gran población de células que contienen moléculas de ADN idénticas. La clonación molecular generalmente utiliza secuencias de ADN de dos organismos diferentes: la especie que es la fuente del ADN a clonar, y la especie que servirá como huésped vivo para la replicación del ADN recombinante. Los métodos de clonación molecular son fundamentales para muchas áreas contemporáneas de la biología y la medicina modernas.

En un experimento de clonación molecular convencional, el ADN a clonar se obtiene de un organismo de interés. Luego se trata con enzimas en el tubo de ensayo para generar fragmentos de ADN más pequeños. Posteriormente, estos fragmentos se combinan luego con ADN vector para generar moléculas de ADN recombinante. El ADN recombinante se introduce luego en un organismo huésped (típicamente una cepa de laboratorio benigna y fácil de cultivar de bacterias E. coli). Esto generará una población de organismos en la que las moléculas de ADN recombinante se replican junto con el ADN huésped. Debido a que contienen fragmentos de ADN extraños, estos son microorganismos transgénicos o genéticamente modificados (OGM). Este proceso aprovecha el hecho de que una sola célula bacteriana puede ser inducida para captar y replicar una sola molécula de ADN recombinante. Esta célula individual puede entonces expandirse exponencialmente para generar una gran cantidad de bacterias, cada una de las cuales contiene copias de la molécula recombinante original. Así, tanto la población bacteriana resultante, como la molécula de ADN recombinante, se conocen comúnmente como “clones”. En sentido estricto, el ADN recombinante se refiere a las moléculas de ADN, mientras que la clonación molecular se refiere a los métodos experimentales utilizados para ensamblarlas.

La clonación molecular aprovecha que la estructura química del ADN es fundamentalmente la misma en todos los organismos vivos. Por lo tanto, si algún segmento de ADN de cualquier organismo se inserta en un segmento de ADN que contiene las secuencias moleculares requeridas para la replicación del ADN, y el ADN recombinante resultante se introduce en el organismo del que se obtuvieron las secuencias de replicación, entonces el ADN extraño se replicará a lo largo de con el ADN de la célula hospedadora en el organismo transgénico.

La clonación molecular es similar a la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en que permite la replicación de una secuencia de ADN específica. La diferencia fundamental entre los dos métodos es que la clonación molecular implica la replicación del ADN en un microorganismo vivo, mientras que la PCR replica el ADN en una solución in vitro, libre de células vivas. Cualquiera que sea el método que se utilice, la introducción de ADN recombinante en el organismo huésped elegido suele ser un proceso de baja eficiencia; es decir, solo una pequeña fracción de las células realmente absorberá ADN. Los científicos experimentales abordan este tema a través de un paso de selección genética artificial, en el que las células que no han absorbido el ADN se matan selectivamente, y solo aquellas células que pueden replicar activamente el ADN que contiene el gen marcador seleccionable codificado por el vector son capaces de sobrevivir. Cuando se utilizan células bacterianas como organismos hospedadores, el marcador seleccionable suele ser un gen que confiere resistencia a un antibiótico que de otro modo mataría las células, típicamente ampicilina. Las células que albergan el vector sobrevivirán cuando se expongan al antibiótico, mientras que las que no logran captar secuencias del vector mueren. Cuando se usan células de mamífero (por ejemplo, células humanas o de ratón), se usa una estrategia similar, excepto que el gen marcador (en este caso normalmente codificado como parte del casete KanMX) confiere resistencia al antibiótico Geneticina.

Figura: Mapa vectorial plasmídico: Este vector confiere resistencia a la amplicilina.