La clonación de genes es un conjunto de técnicas de laboratorio que tienen gran interés en biotecnología, pero:
a) ¿Qué es la clonación de genes? [0,3 puntos]
b) ¿Qué y cuáles son los principales vectores de clonación? [0,3 puntos]
c) ¿Para qué sirven los enzimas de restricción en este proceso? [0,2 puntos]
d) Cite al menos tres aplicaciones de la clonación de genes en biotecnología. [0,2 puntos]
La clonación de genes, o clonación molecular, consiste en aislar un fragmento concreto de ADN e introducirlo en un organismo huésped —normalmente una bacteria— de modo que este lo replique al multiplicarse y se obtengan millones de copias idénticas de él.
El resultado es un clon: un conjunto de moléculas de ADN genéticamente idénticas procedentes de una sola molécula original. Conviene distinguirla de la clonación de organismos, que es otra cosa.
El procedimiento tiene cuatro pasos: aislar el gen de interés, insertarlo en un vector para formar el ADN recombinante, introducir ese vector en la célula huésped y seleccionar y multiplicar las células que lo han incorporado.
Un vector es la molécula de ADN que transporta el fragmento que se quiere clonar hasta el interior de la célula huésped y que se replica dentro de ella de forma autónoma. Para servir como tal debe tener un origen de replicación propio, algún punto de corte único para las enzimas de restricción y un marcador —por ejemplo, un gen de resistencia a un antibiótico— que permita seleccionar las células que lo han incorporado.
Los principales son los plásmidos, pequeñas moléculas de ADN circular presentes en las bacterias, independientes de su cromosoma y con capacidad de replicarse solas; son los más utilizados y admiten insertos de hasta unos
kilobases. Los bacteriófagos, y en particular el fago lambda, que inyecta su ADN en la bacteria y admite fragmentos algo mayores. Los cósmidos, híbridos de plásmido y fago. Y para fragmentos muy grandes, los cromosomas artificiales de bacteria (BAC) y de levadura (YAC), que fueron imprescindibles en el Proyecto Genoma Humano. Para células vegetales se emplea además el plásmido Ti de
.
Son las tijeras moleculares. Reconocen una secuencia corta y específica del ADN, normalmente palindrómica, y cortan la doble hélice siempre por el mismo sitio, de modo que permiten aislar un fragmento concreto de manera reproducible.
Su utilidad decisiva es que muchas de ellas cortan de forma escalonada y dejan extremos monocatenarios complementarios, los llamados extremos cohesivos o pegajosos. Si se corta el gen y el vector con la misma enzima, los dos quedan con extremos complementarios que se aparean espontáneamente, y basta una ADN ligasa para sellar la unión y obtener el ADN recombinante.
La producción de proteínas de interés farmacéutico por microorganismos: insulina humana, hormona del crecimiento, factores de coagulación, interferón, vacunas recombinantes como la de la hepatitis B.
La obtención de plantas y animales transgénicos, con resistencia a plagas, a herbicidas o a la sequía, o con mayor valor nutritivo, como el arroz dorado.
El diagnóstico y la terapia génica: sondas para detectar enfermedades hereditarias e infecciosas, y sustitución de genes defectuosos.
Y como aplicaciones de investigación, la secuenciación de genomas, la obtención de genotecas y los estudios de función génica; en el terreno ambiental, la biorremediación con bacterias diseñadas para degradar contaminantes.