Ejercicio resuelto de Biología · 2023

Opción 4B (2.5 puntos)
En un instituto de investigación de Nueva Zelanda que trabaja en proyectos de biotecnología para el beneficio del sector agrícola, han creado unos “super-terneros” usando la herramienta de edición genética CRISPR-Cas9, con la que han logrado modificar un gen de pigmentación, PMEL, en embriones de ganado. Gracias a este cambio han conseguido que los terneros tengan un pelaje más oscuro con el que aguantan mejor el calor.

a) Describa brevemente mediante un esquema las etapas necesarias para obtener insulina humana mediante ingeniería genética (1,0 p)
b) b.1. ¿Qué es un plásmido recombinante? (0,5 p)
b.2. ¿Qué enzimas se necesitan para su obtención? (0,5 p)
c) Indique dos compuestos que se obtienen actualmente mediante ingeniería genética (0,5 p)

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Describa}}\mathbf{\text{brevemente}}\mathbf{\text{mediante}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{esquema}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{etapas}}\mathbf{\text{necesarias}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{obtener}}\mathbf{\text{insulina}}\mathbf{\text{humana}}\mathbf{\text{mediante}}\mathbf{\text{ingenier}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{gen}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tica}}\mathbf{\text{(1,0}}\mathbf{\text{p)}}$

El procedimiento consiste en hacer que una bacteria fabrique una proteína humana, y se desarrolla en cinco etapas.

i) Aislamiento del gen. Se obtiene el gen humano de la insulina. Lo habitual es partir del ARN mensajero de las células beta del páncreas y conseguir el ADN complementario mediante la transcriptasa inversa, lo que evita arrastrar los intrones, que la bacteria no sabría eliminar.

ii) Apertura del vector. Se corta un plásmido bacteriano con la misma enzima de restricción con la que se ha cortado el gen, de manera que los extremos cohesivos de ambos sean complementarios.

iii) Ligación. Los extremos se aparean y la ADN ligasa sella los enlaces fosfodiéster. Se obtiene así el plásmido recombinante.

iv) Transformación y selección. El plásmido recombinante se introduce en bacterias, normalmente Escherichia coli, y los marcadores de resistencia a antibióticos permiten seleccionar solo las que lo han incorporado.

v) Cultivo y purificación. Las bacterias seleccionadas se multiplican en fermentadores industriales expresando el gen, y la insulina producida se extrae y se purifica.



La ventaja frente al método antiguo es doble: se obtiene la insulina humana exacta, y no la porcina o la bovina, que provocaban reacciones inmunitarias, y se produce en cantidad ilimitada.

$\mathbf{\text{b.1.}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{pl}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{smido}}\mathbf{\text{recombinante?}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{p)}}$

Un plásmido es una pequeña molécula de ADN circular, bicatenario, que las bacterias poseen al margen de su cromosoma y que se replica de manera independiente.

Un plásmido recombinante es aquel al que se le ha insertado artificialmente un fragmento de ADN de otro organismo, en este caso el gen humano de la insulina. Es, por tanto, una molécula de ADN recombinante que actúa como vector: transporta el gen al interior de la bacteria y consigue que allí se replique y se exprese.

$\mathbf{\text{b.2.}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{enzimas}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{necesitan}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{obtenci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n?}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{p)}}$

Se necesitan dos enzimas complementarias, unas que cortan y otra que pega.

Las enzimas de restricción, endonucleasas de origen bacteriano que reconocen una secuencia corta y palindrómica del ADN y cortan las dos hebras en ese punto, dejando extremos cohesivos. Es imprescindible emplear la misma enzima con el gen y con el plásmido, para que sus extremos resulten complementarios.

La ADN ligasa, que suelda el gen al plásmido formando los enlaces fosfodiéster que faltan entre el extremo $3^{\mathrm{\prime }}\text{-OH}$ de una cadena y el $5^{\mathrm{\prime }}\text{-fosfato}$ de la otra.

Si se parte del ARN mensajero, como se ha indicado en el apartado a), hace falta además la transcriptasa inversa para obtener el ADN complementario.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{compuestos}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{obtienen}}\mathbf{\text{actualmente}}\mathbf{\text{mediante}}\mathbf{\text{ingenier}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{gen}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tica}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{p)}}$

La insulina humana, empleada en el tratamiento de la diabetes, que fue en 1982 la primera proteína terapéutica obtenida por esta vía.

La hormona del crecimiento humana, con la que se tratan ciertos casos de enanismo hipofisario y que antes había que extraer de hipófisis de cadáveres, con el riesgo sanitario que ello suponía.

Podrían citarse igualmente los factores de coagulación para los hemofílicos, la eritropoyetina, la vacuna recombinante de la hepatitis B y los anticuerpos monoclonales usados en oncología.