T17 Clonación: Introducción y Componentes

Introducción

• La clonación es una técnica de biología molecular que permite crear individuos idénticos a partir de una muestra de ADN.
• El estudio de la clonación y sus aplicaciones es importante en medicina e investigación debido a su potencial.

¿Qué Significa Clonar?

• Clonar es realizar copias idénticas del material genético.
• En la mitosis, si no hay mutación, las células resultantes tienen el mismo material genético.
• La oveja Dolly es un ejemplo macroscópico de clonación.
• La clonación genética toma ADN, lo introduce en un vector, y lo replica en un organismo.
• El ADN se introduce en plásmidos y luego en la célula para su replicación.
• La tecnología se basa en ADN recombinante, resultado de unir la secuencia de ADN a clonar con la de otro organismo, como un plásmido.

Componentes del Procedimiento de Clonación

• La clonación necesita ADN exógeno, un vector de clonación y una célula huésped.
• El ADN exógeno es el ADN que se va a clonar, extraído de un organismo para introducirlo en otro.
• El vector de clonación es el vehículo que transporta el ADN exógeno al nuevo organismo y forma el ADN recombinante.
• Los principales vectores son plásmidos bacterianos, derivados de bacteriófagos o virus eucariotas, cósmidos, fásmidos y cromosomas YAC.
• La célula huésped recibe el ADN recombinante y replica el ADN exógeno.

Fases del Procedimiento de Clonación

• La clonación se divide en cuatro fases:
  • Construcción del ADN recombinante: Se utilizan enzimas de restricción para cortar el ADN exógeno y el vector, creando bordes cohesivos que se unen mediante ADN ligasa.
  • Transferencia del ADN a la célula huésped: Puede ser por infección por virus y fagos, choque térmico, electroporación, transfección con fosfato cálcico, lipofección o microinyección.
  • Selección de las células huésped: Se escogen las células que han incorporado correctamente el vector.
  • Construcción de una biblioteca de ADN o genoteca: Es una colección de los clones realizados en el laboratorio.
    • Genoteca genómica: Muestras de todos los genes de un organismo.
    • Genoteca de expresión: ADNc obtenidos de ARNm de un tipo celular.
• El ADN recombinante se forma al seccionar el fragmento de ADN a clonar con endonucleasas de restricción y añadirlo a otro soporte genético.

Tecnología del ADN Recombinante

• El ADN recombinante une ADN de dos organismos distintos, manipulando ambas muestras para unirlas.
• El primer paso es escindir el ADN a clonar con endonucleasas que ofrezcan fragmentos con bordes cohesivos.
• El vector receptor también se trata con enzimas para que el ADN exógeno encaje.
• Una ADN ligasa une los fragmentos para formar el ADN recombinante.
• Luego, se introduce en la célula por técnicas previas.

Enzimas en la Tecnología del ADN Recombinante

• Las enzimas dependen de las regiones de ADN a clonar, pero se usan dos tipos:
  • Endonucleasas de restricción: Fragmentan el ADN en puntos específicos; se deben usar enzimas apropiadas para la secuencia a aislar.
  • ADN ligasas: Unen los fragmentos de ADN separados por las enzimas de restricción, requiriendo complementariedad en las bases de los bordes cohesivos.

Clonación Celular y Acelular de Moléculas de ADN

• La clonación de ADN puede ser celular o acelular:
  • Clonación celular: Emplea células para replicar el ADN deseado ingresando ADN recombinante en un vector dentro de la célula huésped.
  • Clonación acelular: Amplificación por PCR de fragmentos seleccionados.

Caso Práctico 1: “Genotecas”

• Clonar permite obtener distintos vectores de ADN recombinante, útiles no solo puntualmente, sino también en el futuro.
• Es preciso almacenar los vectores en bibliotecas de ADN (genotecas) para su uso o estudio posterior.

Genómica

• La genómica estudia el genoma, el conjunto completo de ADN de una célula.
• Estudia genes, su caracterización, cuantificación, secuenciación, análisis e interacciones.
• Se aplica al estudio de enfermedades genéticas y nuevas ramas como la nutrigenómica y farmacogenómica.

Proteómica

• Estudia las proteínas, su estructura y función, destacando el concepto de proteoma.
• Se usa en medicina para conocer el estado de salud de pacientes mediante biomarcadores proteicos.
• Las proteínas forman estructuras diversas como microtúbulos y anticuerpos.
• El genoma y proteoma están ligados: el genoma es el conjunto de genes y cada gen codifica una proteína.

Mapas Genético y Físico del Genoma

• Los mapas genéticos muestran la ubicación relativa de los genes en el genoma.
• Los mapas físicos muestran la ubicación física, y los mapas citogenéticos se representan en un cromosoma.
• El mapeo del genoma permite conocer la ubicación de genes responsables de caracteres o enfermedades.

Bioinformática

• La bioinformática ordena, organiza y analiza datos de genómica y proteómica.
• Se usa para elaborar bases de datos sobre material genético, alteraciones y productos.
• Incluye bases como Database of Genomic Variants, GeneCards, OMIM, UCSC, Ensembl, NCBI y Orphanet.
• Cada base se enfoca en un tipo de información, como variaciones estructurales del genoma humano.

Caso Práctico 2: “Bases de Datos”

• El lugar principal para buscar información sobre un gen es usando las base de datos.
• Ejemplo de base de datos es GeneCards, donde brinda con mucha información sobre un gen buscado.

Resumen

• La clonación es replicar ADN exógeno en una célula uniéndolo a un vector para formar ADN recombinante.
• Se escinde el ADN deseado y el vector con endonucleasas, se unen con ADN ligasa y se introduce en la célula.
• Los ADN recombinantes se almacenan en genotecas y se pueden obtener en bases de datos en internet.