miércoles, 20 de agosto de 2008

Un gen se "expresa"

Enrico Coen

“El arte de los Genes. Cómo los organismos se construyen a sí mismos.

Traducción de Josep Sarret Grau

Biblioteca Buridán

España

The Art of Genes. How Organisms Make Themselves

Oxford University Press, 1999

Sondeando el interior

(Pág.110)


Empezaré definiendo dos estados de un gen: activo e inactivo. Recuérdese que un gen es un fragmento de ADN que normalmente incluye una región que codifica una proteína. Todas las células de un organismo tienen esen­cialmente el mismo conjunto de genes en su ADN. Para hacer una proteína, la región codificadora de un gen se transcribe primero en unas copias de ARN que son luego traducidas para hacer una proteína de un tipo particu­lar: la información pasa del ADN al ARN a la proteína. En la medida en que este proceso de fabricar ARN y proteínas a partir de un gen está en marcha en una célula, podemos decir que el gen está activo o que se está expresando. Cuando un gen está activo, el ARN y la proteína correspondientes se acu­mulan en la célula. En algunas células, sin embargo, la transcripción de la región codificadora de un gen en ARN puede no tener lugar, de modo que no se producen moléculas de ARN o proteínas a partir de este gen. El gen sigue estando ahí, en el núcleo de la célula, pero en este caso se dice que está inactivo o que no se expresa. El hecho de que un gen esté activo o inactivo en una célula no es una cuestión aleatoria, sino algo perfectamente regulado. En cualquier momento durante el desarrollo de un organismo, un gen puede estar activo en algunas células y ese mismo gen estar inactivo en otras. Puede haber células en una parte del organismo, digamos por ejemplo en el hígado, en las que un gen en particular se esté expresando, y células en otras partes, por ejemplo en el cerebro, en el que este mismo gen no se esté expresando. Podernos referirnos a esta pauta regional de la actividad de los genes como la pauta de expresión del gen. Este es un concepto fundamental al que me referiré muchas veces, así que es importante recordar que la pauta de expresión de un gen se refiere a en qué lugares del organismo este gen está activo o inactivo en un momento dado.

La forma más fácil de determinar si un gen está activo o inactivo en una célula es averiguar si las moléculas de ARN o de proteína derivadas de este gen están presentes en la célula o no. Si el gen está activo, el ARN y la proteína correspondientes tienen que estar presentes en la célula; mientras que si está inactivo, estos productos estarán ausentes. Identificar los productos de un gen concreto es una tarea complicada porque hay decenas de miles de genes en el ADN de cada célula y cada uno de ellos codifica una proteína diferente. ¿Cómo podemos distinguir el ARN o la proteína producidos por un gen concreto de los derivados de todos los demás genes que hay en la célula?

Este problema puede resolverse usando una sonda molecular específica capaz de distinguir los productos de un gen de los de todos los demás; esta sonda proporciona el equivalente a un filtro de luz específico de una cámara, separando una contribución cualquiera de todas las demás. Pueden usarse dos tipos de sondas: las que reconocen unas moléculas particulares de ARN y las que reconocen unas proteínas particulares. Ambas funcionan ajustándose precisamente a la forma de las moléculas de ARN o proteína que hay en la célula. La forma molecular de la sonda es complementaria a la del ARN o proteína que está diseñada para detectar, y por consiguiente solamente se ajusta a su complemento correspondiente, distinguiéndolo así de todos los demás ‑de modo parecido a cómo el príncipe usó un zapato para identificar a Cenicienta. Preparando una muestra de tejido con una sonda en las condiciones adecuadas, la sonda se unirá exclusivamente a aquellas células que contengan el ARN o la proteína que encajen con ella y la complementen. La localización de la sonda puede entonces ponerse de manifiesto porque habrá sido diseñada de modo que sea posible detectarla visualmente vaya donde vaya.

Una sonda proporciona efectivamente una mancha visual muy específica, poniendo de manifiesto a aquellas células que contienen un tipo particular de ARN o proteína. Podemos comparar esto con el hecho de desvelar un mensaje escrito con tinta invisible en un trozo de papel. Tratando el trozo de papel con una sustancia química especial (la sonda) que se una o que reaccione con la tinta invisible, el mensaje se hace visible. La sustancia química ha manchado el papel solamente allí donde estaba la tinta invisible.

Pueden existir varios tipos de tinta invisible, cada uno de los cuales requie­ra una sustancia química diferente que la haga visible. Del mismo modo, cada gen necesita una sonda diferente para detectar el ARN o la proteína que produce. Esto significa que para cada gen se necesita una sonda dife­rente que haga visible su pauta de expresión.

La parte más difícil de todo este procedimiento es preparar la sonda. Una vez que tenemos la sonda capaz de detectar un tipo particular de molécula de ARN o proteína, el resto es coser y cantar: basta mezclar las dos cosas en las condiciones adecuadas. Un avance decisivo en la obtención de sondas se produjo con la técnica de la clonación genética en las décadas de los seten­ta y los ochenta. Una vez que un gen determinado ha sido aislado (el frag­mento específico de ADN que incluye el gen ha sido multiplicado por una bacteria) no es nada difícil preparar una sonda que pueda detectar los pro­ductos en forma de ARN o proteína de dicho gen. No hace falta que nos enredemos en los tecnicismos de cómo se hace esto, pero sólo para evitar que las sondas parezcan algo misterioso diré que de hecho una sonda es algo con lo que ya estamos familiarizados: moléculas de ARN o proteína. Las sondas para detectar ARN son ellas mismas moléculas de ARN (la secuencia de bases en la sonda es complementaria a la del ARN a detectar). Igualmente, las sondas para detectar proteínas son ellas mismas proteínas (se generan inyectando una proteína a un ratón o a un conejo y esperando que el sistema inmunológico del animal produzca un anticuerpo ‑una pro­teína que encaja con la inyectada).