Enginyeria Genètica: Mètodes, Aplicacions i el Projecte Genoma Humà
Introducció de l'ADN en la Cèl·lula Hostatgera
Les cèl·lules hostatgeres han de complir una sèrie de requisits:
- Experimentar un creixement ràpid.
- No ser perilloses o patògenes.
- Ser capaces de captar o agafar del medi extern molècules d’ADN i incorporar-les.
Mètodes per a introduir ADN en cèl·lules vives (fenòmens parasexuals):
- Transformació: En cèl·lules procariotes, la cèl·lula capta molècules d’ADN que es troben en el medi extern, les introdueix al seu interior i les incorpora al seu genoma.
- Transducció: Consisteix a introduir l’ADN en la cèl·lula hostatgera utilitzant com a vector de clonació el genoma d’un virus bacteriòfag.
Comprovació de l’Expressió del Gen Clonat i Selecció
Mètodes per a la selecció de les cèl·lules hostatgeres que porten el gen clonat:
- El vector de clonació porta també altres gens marcadors, generalment de resistència a antibiòtics.
- El gen es detecta mitjançant una sonda radioactiva, que és una cadena d’ADN.
Què és l'Enginyeria Genètica?
L’enginyeria genètica consisteix en l’alteració artificial i deliberada del genoma d’un ésser viu, modificant-ne directament l’ADN. És un camp nou de l’enginyeria aplicada. Les seves accions principals inclouen:
- Introduir gens nous en un genoma.
- Eliminar alguns gens existents en un genoma.
- Modificar la informació continguda en un gen determinat.
- Canviar les pautes de l’expressió gènica.
- Clonar éssers vius o algun dels seus òrgans o teixits (creació d'organismes transgènics).
Aplicacions de l’Enginyeria Genètica
Aquestes tècniques s'utilitzen principalment en investigació i producció:
Mutagènesi Dirigida o Canvis Artificials en la Seqüència d’un Gen
Són canvis produïts en la seqüència de nucleòtids d’un gen, de manera que s’obtinguin proteïnes modificades en aminoàcids concrets de la seva seqüència.
Sobreexpressió de Proteïnes Cel·lulars
Si s’insereix el gen de la proteïna en un vector de clonació, es produeixen grans quantitats d’ARN, la qual cosa porta a una síntesi molt activa de la proteïna.
Construcció de Seqüències d’ADN Artificials
Es poden construir fragments que continguin ADN de diverses procedències. També es poden fer delecions artificials per eliminació d’una seqüència concreta de dues bases dins d’un gen. Aquestes tècniques estan sent utilitzades per a produir i comercialitzar proteïnes amb activitat millorada.
Projecte Genoma Humà (PGH)
Els primers genomes seqüenciats van ser cromosomes bacterians. La investigació del genoma humà es va plantejar al final dels anys 80 i es va iniciar el 1990. Va consistir en la seqüenciació completa dels cromosomes del genoma humà. Es va anomenar Projecte Genoma Humà i s’ha dut a terme entre diversos equips d’investigació internacionals (HUGO).
Objectius del PGH
- Conèixer la seqüència de bases de tot l’ADN.
- Fer el mapa físic i genètic del genoma complet, localitzar i situar tots els gens.
- Conèixer la relació entre grups de gens.
- Descobrir i identificar nous gens.
El primer esborrany del genoma humà el va elaborar Craig Venter, de la companyia Celera Genomics. A l’abril del 2003, es va completar per fi tota la seqüència de nucleòtids del genoma humà, que actualment està disponible a Internet.
Conclusions Clau del PGH
- La seqüència completa conté 3.000 milions de parells de bases en el genoma haploide.
- Només una fracció petita de l’ADN humà codifica per a proteïnes o ARN.
- Més del 90% de l’ADN humà no té una funció coneguda.
- Es pensa que el 99,9% dels gens de totes les persones són iguals.
Mecanisme de la Replicació de l'ADN
Enzims Clau en la Replicació
Els enzims més importants que hi participen són:
- Helicasa: Separa les dues cadenes d'ADN.
- Topoisomerases: Alliberen les tensions entre les cadenes.
- Pr SSB: Mantenen separades les cadenes.
- ADN pol III: Uneix nucleòtids en sentit 3’ → 5’ (Nota: la síntesi real és 5'→3').
- Primasa: Sintetitza l’ARN encebador o primer.
- ADN pol I: Elimina els primers i sintetitza els nucleòtids que falten.
- Ligasa: Uneix els nous fragments sintetitzats per l'ADN pol I.