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¿Cómo es que la gente encuentra codones en una transcripción de ADN con solo mirarla?

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Estaba mirando esta transcripción de una secuencia de ADN, y el artículo seguía haciendo referencia a los primeros codones, pero un codón como AUG no está en la secuencia ... no hay "U" en ninguna secuencia. ¿Qué me estoy perdiendo?


Los codones se refieren a secuencias de tripletes de nucleótidos que se traducen en aminoácidos. Como saben, los polipéptidos se traducen en el ribosoma utilizando un modelo de ARN mensajero (ARNm) producido por las ARN polimerasas del ADN.

El ADN consta de cuatro nucleótidos: adenina, guanina, citosina y timina. Por tanto, las secuencias de ADN leen, por ejemplo, ATAAGC. El ARN, sin embargo, reemplaza a la timina con uracilo. Entonces, transcribir la secuencia de nucleótidos de ADN anterior en ARNm daría como resultado UAUUCG.

El ARNm también puede empalmarse en varias isoformas provenientes del mismo gen. En resumen, puede resultar difícil determinar el producto génico a partir de la secuencia de ADN.

¿Tiene sentido?


¿Qué tan fácil es editar el ADN?

Un modelo de una hebra de ADN, a través de Shutterstock

Hace varios años, una nueva técnica de edición de ADN llamada CRISPR-Cas9 se extendió por los laboratorios de biotecnología de todo el mundo. La tecnología, tomada de un sistema de defensa bacteriano, utiliza un par de tijeras moleculares para cortar el ADN dentro de una célula huésped en puntos predeterminados. A continuación, se puede sustituir un nuevo gen en el lugar vacante. Es una tecnología increíblemente poderosa, con un enorme potencial y, a veces, consecuencias aterradoras.

Pero con demasiada frecuencia, dice la bióloga sintética Karmella Haynes, CRISPR-Cas9 se describe en los medios como una solución fácil para la edición de genes, cuando en realidad a menudo falla docenas de veces antes de funcionar. Eso es porque el sistema evolucionó en bacterias, que tienen un ADN mucho más simple. Es mucho más difícil, dice, realizar una cirugía genética mediada por Cas9 en el ADN estrechamente enrollado de animales y plantas. En este segmento, Haynes explica los desafíos que plantea la técnica, tema de su último trabajo en Biología sintética ACS .


¿Cómo es que la gente encuentra codones en una transcripción de ADN con solo mirarla? - biología

Entonces, ¿qué significa ser mujer? Todos tenemos cromosomas XX, ¿verdad? En realidad, eso no es cierto. Algunas mujeres son mosaicos. Tienen una mezcla de tipos de cromosomas con X, con XY o con XXX. Si no se trata solo de nuestros cromosomas, ¿de qué se trata ser mujer? ¿Ser femenino? ¿Casarse? ¿Tener hijos? No tienes que buscar muy lejos para encontrar excepciones fantásticas a estas reglas, pero todos compartimos algo que nos convierte en mujeres. Quizás ese algo esté en nuestro cerebro.

Es posible que haya escuchado teorías del siglo pasado sobre cómo los hombres son mejores en matemáticas que las mujeres porque tienen cerebros más grandes. Estas teorías han sido desmentidas. El hombre promedio tiene un cerebro aproximadamente tres veces más pequeño que el elefante promedio, pero eso no significa que el hombre promedio sea tres veces más tonto que un elefante. o lo hace?

Hay una nueva ola de neurocientíficas que están encontrando diferencias importantes entre los cerebros femeninos y masculinos en la conectividad neuronal, en la estructura cerebral y en la actividad cerebral. Están descubriendo que el cerebro es como un mosaico de retazos, una mezcla. Las mujeres tienen principalmente parches femeninos y algunos parches masculinos.

Con todos estos nuevos datos, ¿qué significa ser mujer? Esto es algo en lo que he estado pensando casi toda mi vida. Cuando la gente se entera de que soy una mujer transgénero, siempre preguntan: "¿Cómo sabes que eres mujer?". Como científica, estoy buscando una base biológica del género. Quiero entender lo que me hace a mí. Los nuevos descubrimientos en la vanguardia de la ciencia están arrojando luz sobre los biomarcadores que definen el género. Mis colegas y yo en genética, neurociencia, fisiología y psicología, estamos tratando de averiguar exactamente cómo funciona el género. Estos campos tan diferentes comparten una conexión común: la epigenética. En epigenética, estamos estudiando cómo la actividad del ADN puede cambiar de manera radical y permanente, aunque la secuencia siga siendo la misma.

El ADN es la molécula larga, parecida a una cuerda, que se enrolla dentro de nuestras células. Hay tanto ADN que en realidad se enreda en estas cosas parecidas a nudos; simplemente las llamaremos nudos. Entonces, los factores externos cambian la forma en que se forman esos nudos de ADN. Puedes pensarlo así: dentro de nuestras células, hay diferentes artilugios que construyen cosas, conectan circuitos, hacen todo lo que necesitan para que la vida suceda. Aquí hay uno que lee el ADN y produce ARN. Y luego este lleva un enorme saco de neurotransmisores de un extremo al otro de la célula cerebral. ¿No reciben pago por condiciones de vida peligrosas por este tipo de trabajo?

Esta es toda una fábrica molecular; algunos dicen que es el secreto de la vida. Se llama ribosoma. He estado estudiando esto desde 2001.

Una de las cosas asombrosas de nuestras células es que los componentes dentro de ellas son en realidad biodegradables. Se disuelven y luego se reconstruyen todos los días, como un carnaval ambulante donde las atracciones se desmontan y luego se reconstruyen todos los días. Una gran diferencia entre nuestras celdas y el carnaval ambulante es que en el carnaval, hay artesanos expertos que reconstruyen las atracciones todos los días. En nuestras células, no hay artesanos tan hábiles, solo máquinas de construcción tontas que construyen lo que esté escrito en los planos, sin importar lo que digan esos planes. Esos planes son el ADN. Las instrucciones para todos los rincones del interior de nuestras células.

Si todo en, digamos, nuestras células cerebrales se disuelve casi todos los días, ¿cómo puede el cerebro recordar algo pasado un día? Ahí es donde entra el ADN. El ADN es una de esas cosas que no se disuelve. Pero para que el ADN recuerde que algo sucedió, tiene que cambiar de alguna manera. Sabemos que el cambio no puede estar en la secuencia si cambia de secuencia todo el tiempo, entonces podríamos estar creciendo como, una nueva oreja o un nuevo globo ocular todos los días.

Entonces, en cambio, cambia de forma, y ​​ahí es donde entran esos nudos de ADN. Puedes pensar en ellos como memoria de ADN. Cuando sucede algo importante en nuestra vida, como un evento infantil traumático, las hormonas del estrés inundan nuestro cerebro. Las hormonas del estrés no afectan la secuencia del ADN, pero cambian la forma. Afectan esa parte del ADN con las instrucciones de las máquinas moleculares que reducen el estrés. Ese trozo de ADN se enrolla en un nudo, y ahora las máquinas de construcción tontas no pueden leer los planes que necesitan para construir las máquinas que reducen el estrés. Eso es un bocado, pero es lo que está sucediendo en la microescala. En la macroescala, prácticamente pierdes la capacidad de lidiar con el estrés, y eso es malo. Y así es como el ADN puede recordar lo que sucedió en el pasado.

Esto es lo que creo que me estaba pasando cuando comencé mi transición de género. Sabía que era una mujer por dentro y usaba ropa de mujer por fuera, pero todos me veían como un hombre con un vestido. Sentí que no importa cuántas cosas intentara, nadie me vería realmente como una mujer. En ciencia, tu credibilidad lo es todo, y la gente se reía en los pasillos, me miraba fijamente, miradas de disgusto, con miedo de estar cerca de mí. Recuerdo mi primera gran charla después de la transición. Fue en Italia. Había dado charlas prestigiosas antes, pero en esta, estaba aterrorizado. Miré a la audiencia y comenzaron los susurros: las miradas, las sonrisas, las risas. Hasta el día de hoy, todavía tengo ansiedad social en torno a mi experiencia hace ocho años. Perdí la esperanza. No se preocupe, he tenido terapia, así que estoy bien, ahora estoy bien.


¿Qué está nadando en el río? Solo busca ADN

Los biólogos normalmente buscan al Hellbender Slamander, conocido con el sobrenombre de "nutria de mocos", debajo de las rocas en los arroyos. Pero ahora hay una forma más suave: pueden tomar muestras de agua y buscar rastros del ADN de los animales. Robert J. Erwin / Fuente científica ocultar leyenda

Los biólogos normalmente buscan al Hellbender Slamander, conocido con el sobrenombre de "nutria de mocos", debajo de las rocas en los arroyos. Pero ahora hay una forma más suave: pueden tomar muestras de agua y buscar rastros del ADN de los animales.

Si desea proteger especies raras, primero debe encontrarlas. En los últimos años, los biólogos han desarrollado una nueva y poderosa herramienta para hacer eso. Han descubierto que a menudo pueden encontrar rastros de ADN animal en arroyos, estanques e incluso océanos.

La idea echó raíces hace solo cinco años, cuando biólogos en Francia descubrieron que podían detectar ranas toro estadounidenses invasoras simplemente tomando muestras del agua del estanque y buscando una coincidencia genética exacta con el ADN de las ranas.

Ahora, todo tipo de biólogos están poniendo en práctica esta prueba con entusiasmo. La tecnología ha sido un tema candente en la reunión global de la Sociedad para la Biología de la Conservación en Baltimore esta semana.

La esquiva 'nutria de mocos'

El científico conservacionista Stephen Spear, por ejemplo, ha estado tomando muestras de agua para estudiar una de las criaturas más extrañas de los arroyos estadounidenses: la salamandra maestra del infierno.

"Es una criatura muy bonita. En realidad, es la salamandra más grande de América del Norte", dice. Puede crecer hasta 2 pies de largo y vivir más de 30 años.

"Pero mucha gente que vive donde está, que se encuentra principalmente en la región de los Apalaches desde Nueva York hasta Georgia, no lo sabe porque es totalmente acuático en ríos y arroyos", dice Spear. "Pasa tiempo bajo grandes rocas".

Los biólogos suelen buscar al maestro del infierno (apodado la "nutria mocosa") levantando enormes rocas de arroyos y buceando debajo de ellas. Spear, que trabaja para un grupo de anfibios sin fines de lucro llamado The Orianne Society, ha encontrado una forma más suave: ha estado tomando muestras de agua de los arroyos donde busca estas salamandras.

"De hecho, podemos extraer el ADN de esta muestra de agua y poder decir que es el ADN de Hellbender. Y sabemos que hay un Hellbender sin tener que levantar una roca, o tal vez incluso ver una", dice.

Y resulta que cuando los Maestros del Infierno se reproducen, arrojan mucho más ADN al agua. "Así que podríamos saber dónde se están reproduciendo con éxito", dice Spear, "lo que sería enorme para comprender dónde están las poblaciones saludables y también dónde debemos poner nuestros esfuerzos de conservación".

Los Hellbenders aparentemente están en declive, y pueden terminar protegidos por la Ley de Especies en Peligro de Extinción en algún momento, por lo que es importante que los biólogos sepan dónde están y dónde se reproducen.

Seguimiento de cambios en todas las especies

El informe de Spear en la reunión de la Sociedad para la Biología de la Conservación fue solo uno de los más de una docena de análisis del ADN en el medio ambiente.

Philip Francis Thomsen de la Universidad de Copenhague dice que lo ha utilizado con éxito para estudiar peces en el océano.

Tomó muestras de agua cerca de Elsinore, el escenario de Aldea. Encontró ADN de 15 especies de peces, incluida una gran sorpresa: la sardina, que por lo general habita en aguas mucho más cálidas del sur.


¿Alguien aquí tiene experiencia trabajando para una organización de investigación por contrato?

Si bien estoy familiarizado con la funcionalidad general de un CRO, siento curiosidad por saber cómo fue la experiencia. Entonces tuve las siguientes consultas:

¿Qué tan grande era su CRO (si no le importaría compartir el nombre, eso también sería útil)?

¿Cómo fue el equilibrio entre el trabajo y la vida personal? Especialmente en comparación con las grandes farmacéuticas (si ha trabajado en ambas).

Pros y contras de comenzar en un CRO, en su opinión? ¿Seguido de pros y contras de quedarse demasiado tiempo?

¿Progresión profesional con un CRO vs Pharma / biotech?

Agradecería enormemente cualquier ayuda y conocimiento sobre lo siguiente.

Trabajo para Covance, probablemente el CRO más grande del mundo. El equilibrio entre el trabajo y la vida está bien, aunque yo diría que te hacen trabajar duro / una cultura de trabajo duro, sin una remuneración consumada, ya que los sueldos de roles similares en las grandes farmacéuticas suelen ser más altos. Ventajas: buena formación, gran variedad de ensayos utilizados Buena variedad de trabajo Buena progresión profesional. Desventajas: Pago insuficiente.

También diría que, con mucho, el mayor beneficio (para mí) es que creo que mi trabajo es útil, valioso e interesante.

Tampoco tengo idea de las desventajas de quedarse demasiado tiempo.

Como mencioné, creo que hay una mejor remuneración en las grandes farmacéuticas y no puedo hablar de la progresión profesional allí. Pero la progresión profesional dentro de Covance es buena, con una cultura de promoción interna.

Es curioso, tuve una experiencia diferente con Covance. De acuerdo, esto fue hace unos pocos años, pero el equilibrio entre el trabajo y la vida personal era bastante basura, mientras que la paga era decente para mi nivel de experiencia y cuando contabas las horas extra que trabajaba todas las semanas sin falta. en realidad bastante bien.

Ahora trabajo directamente en la industria farmacéutica y soy asalariado, pero en realidad gano menos dinero porque no me pagan por las horas extra que sigo trabajando.

Sin embargo, aprendí mucho y no dudaría en volver a la situación correcta.

¿Existe un estigma contra los empleados de CRO a largo plazo? Es decir, dado que los CRO no poseen realmente la propiedad intelectual ni añaden nuevos medicamentos a la tubería, etc., ¿no se considerarán con tanta fuerza para las funciones de I + D + i en la industria farmacéutica?

Voy a dibujar un paralelo y quiero ver si cree que esto se aplica a los CRO.

En consultoría de gestión, que es una especie de CRO para el mundo empresarial, estará ayudando a los principales clientes a resolver problemas relacionados con operaciones y BD. A menudo, si hace un buen trabajo, podrá conseguir un puesto en la empresa cliente después de unos años.

Si hace un buen trabajo en el trabajo relacionado con I + D + i en un CRO, ¿lo notará el equipo respectivo en la empresa Pharma, para que pueda construir conexiones y transición?

¿Cómo son los beneficios de atención médica en Covance para los empleados?

He trabajado para una nueva CRO y ahora trabajo para un CDMO gigante (¿quizás el más grande?).

Para responder a sus preguntas, creo que necesito más información: ¿en qué tipo de puestos está interesado?

Puestos de científico de nivel de entrada (científico asociado I-III).

Y específicamente, ¿ha escuchado algo sobre Parexel o PPD, y cómo están las cosas allí?

Trabajé en un CRO durante 2.5 años como mi primer trabajo después de mi licenciatura. Tenía alrededor de 100 empleados, pero ha crecido rápidamente y ahora tiene un gran sitio en Carolina del Norte, que ayudé a configurar, ¡lo cual fue genial!

Mi segundo trabajo después de eso fue en las grandes farmacéuticas. La vida de CRO puede ser mucho más estresante ya que podría estar trabajando en múltiples proyectos y múltiples clientes a la vez. Mis colegas del CRO terminaron siendo grandes amigos, algo que yo no conseguí en las grandes farmacéuticas. Yo diría que esto es común, si estás en un sitio con más de 1000 personas, es más difícil conocer gente. Hice muchos días largos en ambos, lo que es de esperar en un laboratorio, pero definitivamente más en el CRO.

Ventajas: las empresas más pequeñas tienden a capacitarlo en una mayor variedad de instrumentos, un ritmo más rápido significa menos aburrido, es bueno acostumbrarse a la forma en que funciona la industria farmacéutica y hacer más amigos. Contras: puede ser más estresante, tener más responsabilidades antes, lo que puede resultar estresante para algunos.

La progresión de la carrera se puede vincular a lo anterior. Si ingresa en una empresa pequeña, puede ascender rápidamente en las filas y obtener títulos de alto nivel rápidamente, pero es posible que el salario no coincida con el título del trabajo. P.ej. las personas con las que trabajé que todavía están en el CRO son ahora & quotsenior scientist & quot en comparación con mí en mi actual CDMO de biotecnología en & quotscientist & quot, pero mi salario es más alto. Si te quedas demasiado tiempo, te trabajarán en sus caminos, lo que podría dificultar la búsqueda de otro puesto, pero creo que tienes más libertad para moverte entre los departamentos.

Con mi experiencia en CRO, Big Pharma, ingeniero de servicio, CDMO: definitivamente es bueno adquirir experiencia en un CRO, adquirir experiencia en diferentes equipos. No estoy seguro de qué lado está entrando, pero HPLC y ELISA, etc. son el lenguaje científico analítico universal. Estoy clasificado como HPLC & Quotspecialist & quot ahora y hubiera tenido problemas para llegar allí sin estar en el CRO.

u / coooosy wow, ¡¡gracias por esta increíble respuesta !! A una especie de caballito # 4. ¿Cree que permanecer demasiado tiempo en un CRO lo convertirá en un candidato poco atractivo para los puestos farmacéuticos? Es decir, ¿habrá un estigma que & # x27llá asociado con ser un empleado de carrera de CRO, en lugar de estar en la industria farmacéutica?

Mi primer trabajo completo fue en un CRO. Allí había alrededor de 60 empleados. El equilibrio entre el trabajo y la vida personal fue bastante decente y consistente. Era principalmente un trabajo de 40 horas a la semana y las horas eran generalmente de 9 a 5. Teníamos horas facturables, así que cuanto más trabajábamos, más ganaba la empresa. Sin embargo, habrá algunos momentos pequeños en los que tuve que quedarme más tarde o entrar durante los fines de semana, pero esos casos fueron pequeños. Por lo general, cuanto más sobrecargado de trabajo esté, más probabilidades tendrá de cometer un error crítico y perder dinero para la empresa. Ahora trabajo en una gran empresa farmacéutica y el trabajo de CRO fue significativamente más difícil.

La ventaja de trabajar en un CRO es que le permite aprender y adquirir experiencia en una variedad de técnicas y tipos de productos. La desventaja es que no hay mucha profundidad, ya que a menudo trabajas en un proyecto durante un par de meses antes de seguir adelante. Los CRO también son más estables financieramente, ya que tienden a tener muchos clientes y no poseen productos. Entonces, si un producto falla en un ensayo clínico y el cliente cierra, el CRO todavía tiene muchos otros clientes con los que trabajar. Otra desventaja es que nadie trabaja en una CRO para ganar mucho dinero y su salario / beneficios generalmente estarán por debajo del promedio de la industria. Sus proyectos también dependen de su cliente, por lo que a veces puede verse obligado a trabajar en cosas muy aburridas. También hay un poco más de presión, ya que su jefe en el CRO y sus clientes también piensan que son su jefe. También puedes tener un proyecto interesante pero luego el cliente puede cancelarlo de la nada.

Para mí, un CRO fue un lugar fantástico para comenzar mi carrera temprana debido a la amplitud de experiencia que me brinda. Sin embargo, definitivamente hay un límite mayor en la progresión de la carrera, así que iría a Big Pharma a mitad de carrera y luego pronostico que volveré a un CRO más adelante.


Traducción

Una vez que el ARNm está en el citoplasma, se une a un ribosoma, que está compuesto por una proteína y un tipo diferente de ARN llamado ARN ribosómico (ARNr). Uno puede pensar en el ribosoma como el banco de trabajo donde la proteína se sintetiza mediante la unión covalente de aminoácidos en la secuencia especificada por el código en el ARNm.

¿Cómo se traduce el código?

Se puede pensar en la secuencia de bases del ARNm como una serie de letras de código que se leen como una serie de "palabras" de tres letras.

Por ejemplo, si el ARNm tuviera una secuencia de bases como

Esta secuencia se leería, en efecto, como una serie de palabras de tres letras denominadas "codones", cada una de las cuales especifica la inserción de un aminoácido específico. En el ejemplo anterior, los codones o & quot; palabras & quot serían:

Cada una de estas palabras de tres letras especifica la inserción de uno de los 20 aminoácidos que componen las proteínas humanas. Los aminoácidos son transportados al ribosoma por una familia de ARN de transferencia (ARNt), y hay ARNt específicos para cada aminoácido.Los ARNt consisten en una sola hebra de ARN, pero la hebra tiende a doblarse sobre sí misma y crea bucles que se mantienen en su lugar por enlaces de hidrógeno entre los segmentos del ARNt, como se muestra en la ilustración siguiente.

En la ilustración anterior, la secuencia de bases CAT en el ADN se transcribió para convertirse en el codón GUA en el ARN mensajero. El ARNm salió del núcleo y se unió a un ribosoma donde se inició la síntesis de proteínas (traducción). Cada codón del ARNm especificaba un aminoácido particular que debía añadirse a la cadena de proteínas en crecimiento. En este ejemplo, los primeros cuatro aminoácidos se designan como AA1-AA2-AA3-AA4. El siguiente codón del ARNm fue "GUA". El complemento de GUA es "CAU", que es el anticodón de un ARN de transferencia que lleva el aminoácido valina. El anticodón CAU en el ARNt para valina unido al codón GUA en el ARNm. Esto posicionó a la valina como el siguiente aminoácido en la secuencia, y con la adición de energía celular (ATP), la valina se unió covalentemente a AA4 en la cadena de aminoácidos.

En la sección anterior sobre transcripción, nos enfocamos en crear el ARNm para un gen específico, esos eventos tuvieron lugar en el núcleo celular. La siguiente figura ilustra los eventos posteriores que tienen lugar después de que el ARNm abandona el núcleo y se adhiere a un ribosoma e inicia la traducción.

Sesenta y un codones especifican un aminoácido y los tres restantes actúan como señales de parada para la síntesis de proteínas. Por ejemplo, en la figura siguiente, el codón UGA indica el final de la síntesis de la proteína. El código para todos los posibles codones de tres letras en el ARNm se muestra en la tabla azul a continuación. Tenga en cuenta que existe cierta redundancia en el código. Por ejemplo, hay cuatro codones separados para el aminoácido prolina. Sin embargo, el código es inequívoco, porque ningún triplete codifica más de un aminoácido. Además, con solo unas pocas excepciones menores, el mismo código se encuentra universalmente en virus, bacterias, protistas, plantas, hongos y animales.

Tenga en cuenta que en el siguiente ejemplo, UGA, es una señal para DETENERSE, lo que significa que la cadena de aminoácidos está completa y no se deben agregar más aminoácidos. Tenga en cuenta que estas ilustraciones incluyen solo secuencias cortas de codones, y una proteína real generalmente tendría una secuencia mucho más larga. Sin embargo, estos ejemplos ilustraron cómo se transcribe el código de ADN a ARNm y cómo luego se traduce el ARNm para especificar la secuencia de aminoácidos en una proteína particular que es el producto de ese gen en particular en un cromosoma.

La figura anterior deja en claro que el orden de los codones dentro de un gen (un segmento de ADN que codifica una proteína específica) especifica la secuencia de aminoácidos en la proteína. La señal de inicio para la síntesis de proteínas es el codón AUG, que especifica la incorporación del aminoácido metionina. Cuando el ARNm se adhiere a un ribosoma, las enzimas buscan el codón AUG, no solo como una señal de inicio, sino también como un medio para saber exactamente cuál es la primera letra de cada uno de los codones de tres letras. Por ejemplo, un ARN mensajero podría tener la secuencia de codones que se muestra en la ilustración anterior, es decir,

Sin embargo, si la señal de inicio se desplazó en un nucleótido (por ejemplo, comenzando en la primera "U" en lugar de la "A"), los codones se leerían como:

y esto daría como resultado la síntesis de una secuencia de aminoácidos muy diferente. Los errores en la secuencia de aminoácidos pueden, de hecho, resultar de mutaciones, como se describe a continuación.

El video a continuación ofrece un resumen detallado de los eventos que ocurren durante la traducción de la plantilla de ARNm a una proteína.

El siguiente video es una excelente ilustración de la transcripción y la traducción, pero las ilustra de una manera que proporciona una aproximación en tiempo real.

Una variación interesante del VIH

El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) se conoce como retrovirus. Consiste en una sola hebra (molécula) de ARN dentro de una capa de proteína. Cuando el VIH se une a un linfocito T, ingresa al linfocito y arroja su cubierta proteica. Luego, una enzima viral llamada transcriptasa inversa usa la hebra de ARN viral como plantilla para crear una molécula de ADN que puede incorporarse al ADN de la célula huésped infectada. En este caso, el ARN se está utilizando para crear una molécula de ADN, y el proceso se ha denominado "transcripción inversa".


Ciencia en la frontera (1992)

Control de genes: factores y mecanismos de transcripción

Desde la elucidación de la estructura de doble hélice del ácido desoxirribonucleico (ADN) en 1953, los biólogos se han apresurado a comprender los detalles de la ciencia de la genética. Sin embargo, cuanto más penetran en el funcionamiento del proceso del ADN, surge más complejidad, desafiando el optimismo inicial de que caracterizar los mecanismos estructurales revelaría la imagen completa. Ahora parece probable que la vida dentro de un organismo se desarrolle como un proceso dinámico, guiado por el programa de ADN sin duda, pero no sujeto a la previsibilidad de un reloj. Una de las preguntas más intrigantes involucra el primer paso en el proceso, cómo el propio ADN entrega su información al organismo. En el simposio de Frontiers, un puñado de destacados científicos genéticos habló sobre su investigación sobre transcripción y mdash, la primera etapa crucial en la que se forman las moléculas de ARN para entregar las instrucciones del ADN a las fábricas de producción de proteínas ribosómicas de una célula. La discusión se basó en una descripción general de Robert Tjian, quien dirige un equipo de investigadores en el Instituto Médico Howard Hughes y enseña en el Departamento de Biología Celular y Molecular en el campus de Berkeley de la Universidad de California.

Eric Lander, del Whitehead Institute del Massachusetts Institute of Technology, organizó la sesión "para dar una imagen coordinada del control genético en sus muchas manifestaciones diferentes, tanto de los diferentes problemas biológicos a los que se aplica como de los diferentes métodos que la gente usa para comprenderlo". El objetivo era intentar

proporcionar a los "no biólogos del simposio una idea de cómo el genoma sabe dónde están sus genes y cómo los expresa".

Posiblemente ningún otro descubrimiento científico en la segunda mitad del siglo XX haya tenido el impacto en la ciencia y la cultura que ha tenido la elucidación de la estructura y función del ADN. El campo de la biología molecular se ha convertido en la vanguardia de las ciencias de la vida y, a medida que sus practicantes desarrollan rápidamente aplicaciones a partir de estos conocimientos, aparecen continuamente nuevos horizontes. Los elementos de trabajo de la genética, llamados genes, ahora pueden duplicarse y fabricarse, y luego reintroducirse en los organismos vivos, que generalmente los aceptan y siguen sus nuevas instrucciones. La tecnología del ADN recombinante y la terapia génica prometen cambiar no solo nuestra visión de la medicina, sino también el sentido fundamental de control de la sociedad sobre su destino biológico, tal vez incluso su evolución.

CÓMO FUNCIONA EL ADN

A pesar de la importancia de la genética moderna, muchos de sus fundamentos aún no se comprenden ampliamente. Un resumen de lo que se ha aprendido sobre el ADN podría servir como una introducción útil a la discusión sobre la transcripción y la expresión génica:

La información genética hereditaria de toda la vida se presenta en forma de una molécula llamada ADN. Un conjunto completo del ADN de una planta o un animal se encuentra dentro del núcleo de cada célula del organismo. Intrínsecos a la estructura de la molécula de ADN hay cadenas muy largas compuestas por los llamados pares de bases, de los cuales hay cuatro tipos. Un gen es un segmento de esta cadena que tiene una secuencia particular de los cuatro pares de bases, lo que le da un carácter único. Los genes están vinculados uno tras otro, y la cadena de ADN se transporta en estructuras complejas llamadas cromosomas, de los cuales hay 23 pares en los seres humanos. Los investigadores sitúan el número de genes discretos en humanos en alrededor de 100.000. Para aclarar el concepto de ADN, Douglas Hanahan de la Universidad de California, San Francisco, invocó la metáfora de una cinta magnética, "que se ve igual en todas partes, pero tiene dentro (o puede tener) canciones discretas compuestas de información". Por tanto, un gen puede compararse con una canción en particular.

El esquema general de esta imagen se conocía a principios de la década de 1950, pero incluso el microscopio electrónico no había revelado exactamente cómo estaba estructurada la molécula de ADN. Cuando el biofísico británico Francis Crick y el biólogo molecular estadounidense James Watson propusieron por primera vez la estructura de doble hélice del ADN, un trueno resonó en toda la biología molecular y la bioquímica. Mucho más que un

clasificación de estructura, fue una revelación cuyas implicaciones abrieron una vasta área de exploración. ¿Por qué tan trascendental? Porque esa estructura facilita el papel y la función del ADN hasta tal punto que todo el proceso de decodificación y eventualmente alteración de la información genética básica se vislumbró de repente al abrir la cortina de lo que se conoce como el alfabeto de la vida.

Inmediatamente se descubrió que la estructura del ADN sugería dramáticamente cómo funciona realmente la molécula para almacenar y entregar información codificada. Mediante un enlace químico débil entre bases complementarias y mdashadenina con timina y citosina con guanina, y cada par viceversa y mdash, el depósito hereditario de información en todas las formas de vida toma forma como una secuencia codificada de señales simples. Las señales están dispuestas en la estructura de doble hélice descubierta por Watson y Crick. Imagine dos hebras de cuerda una al lado de la otra, cada una con una serie de bases químicas a lo largo de su longitud (Figura 5.1). Cuando una base en la primera cuerda es adenina (A), la base opuesta a ella en la otra cuerda

Figura 5.1 Modelo esquelético de ADN de doble hélice. La estructura se repite a intervalos de 34 angstroms, lo que corresponde a 10 residuos en cada cadena. (De la p. 77 en BIOCHEMISTRY 3rd edition, por Lubert Stryer. Copyright & copy 1975, 1981, 1988 por Lubert Stryer. Reimpreso con permiso de W.H. Freeman and Company.)

será timina (T). También a la inversa, si aparece timina en una hebra, la adenina se encontrará en el lado opuesto de la otra hebra. La misma lógica se aplica a los emparejamientos análogos con citosina (C) y guanina (G). Estos pares de bases presentan la conexión horizontal, por así decirlo, por su afinidad por un enlace químico débil con su compañero complementario en la hebra opuesta. Pero a lo largo del eje vertical (la longitud de la cuerda), cualquiera de las cuatro bases puede aparecer a continuación. Por tanto, la cuerda y mdash lo llaman una sola hebra, la hebra sentido o la hebra antisentido. El ADN de mdashof puede tener virtualmente cualquier secuencia de A, C, G y T. La otra hebra necesariamente tendrá la secuencia complementaria. los código es simplemente la secuencia de pares de bases, generalmente abordada mirando solo una de las cadenas.

En su búsqueda por explicar la complejidad de la vida, los científicos se dedicaron a descifrar el código. Una vez que se dio cuenta de que las cuatro bases de nucleótidos eran las letras básicas del alfabeto genético, la pregunta fue: ¿Cómo forman las palabras? La respuesta se conoció en una década: las 64 combinaciones posibles de cualquiera de las tres, denominadas como un triplete, tomadas a medida que se encuentran encadenadas a lo largo de una hebra de ADN, cada una entregó una instrucción para "hacer un aminoácido".

Solo se han encontrado 20 aminoácidos en células vegetales y animales. Ajustar los 64 "comandos de palabras" a los 20 resultados mostró que varios de los aminoácidos podían estar comandados por más de una "secuencia de palabras" de tres letras, o triplete de nucleótidos, conocido como codón (Figura 5.2). La explicación sigue siendo una pregunta interesante, y hasta ahora la mejor suposición parece ser la teoría de la redundancia como protección contra errores: que para ciertos aminoácidos, los codones que pueden confundirse en una "mala traducción tipográfica" no producirán tan fácilmente una lectura error, porque varios codones exigen el mismo resultado.

Los codones sirven, dijo Hanahan, "para transmitir la información de codificación de proteínas desde el sitio de almacenamiento del ADN, el núcleo de la célula, hasta el sitio de síntesis de proteínas, el citoplasma. El vehículo para la transmisión de información es el ARN. El ADN, la copia maestra de el código permanece en el núcleo de una célula. El ARN, una molécula cuya estructura es químicamente muy similar a la del ADN, sirve como plantilla para la información y la lleva fuera del núcleo de la célula hacia el citoplasma, donde se utiliza para fabricar una secuencia determinada. de proteínas.

Una vez que se realiza la transcripción del mensajero, su traducción eventualmente da como resultado la producción (polimerización) de una serie de aminoácidos que se unen con enlaces peptídicos en cadenas largas y lineales que a su vez se pliegan en formas moleculares interesantes, a menudo globulares debido a la debilidad química. afinidades entre varios aminoácidos.

Figura 5.2 (A) Diagrama de un polirribosoma. Cada ribosoma se une a una señal de inicio en el extremo 5 'de una cadena de ARN mensajero (ARNm) y sintetiza un polipéptido a medida que avanza a lo largo de la molécula. Se pueden unir varios ribosomas a una molécula de ARNm al mismo tiempo que el conjunto completo se denomina polirribosoma.

(B) Transcripción y traducción. Los nucleótidos del ARNm se ensamblan para formar una copia complementaria de una hebra de ADN. Cada grupo de tres es un codón que es complementario a un grupo de tres nucleótidos en la región anti-codón de una molécula de transferencia específica (tRNA). Cuando se produce el apareamiento de bases, se agrega un aminoácido transportado en el otro extremo de la molécula de ARNt a la cadena de proteína en crecimiento. (Reproducido con permiso de Watson et al., 1987, p. 84. Copyright y copia 1987 de The Benjamin / Cummings Publishing Company, Inc.)

Estos pasos son químicamente interesantes, pero el misterio que atrajo a los científicos en el simposio de Frontiers rodea la transcripción inicial que es creada por una especie de ácido ribonucleico llamado ARN mensajero (ARNm). La descripción general de Tjian, "Regulación genética en células animales: factores y mecanismos de transcripción", abordó gran parte de los antecedentes anteriores y presentó algunos de los temas básicos que los científicos están explorando mientras investigan el proceso del ARNm. Sus colegas en la sesión sobre regulación genética describieron hallazgos intrigantes basados ​​en sus estudios de regulación en varios organismos: Arnold Berk, de la Universidad de California en Los Ángeles, en virus Kevin Struhl, de la Escuela de Medicina de Harvard, en levadura Ruth Lehmann, del Whitehead Institute, en la mosca de la fruta y Hanahan, en ratones. Explicaron su trabajo en el simposio y sugirieron cómo sus implicaciones pueden ayudar a aclarar la genética humana y completar el panorama más amplio de cómo funciona la vida.

EL PAPEL DEL ADN

ADN sin codificación y mdash ¿Sutileza, puntuación o simplemente basura?

Los científicos no pueden decir con certeza si la mayoría de los genes no codificantes que no parecen decir simplemente "hacen esta cadena de aminoácidos", están diciendo algo en absoluto. Tjian ha escuchado muchas especulaciones sobre esta pregunta: "La mayoría de la gente en el campo está de acuerdo en que solo un porcentaje muy pequeño del genoma humano está codificando ... las proteínas que realmente hacen todo el trabajo duro. Quiero decir que toda esa secuencia intermedia no tiene ninguna importancia. El hecho es que no sabemos lo que hacen ". Señala un fenómeno interesante entre los científicos, observando que mientras "algunas personas lo llaman basura", otros como él "prefieren decir 'No sé'". En lugar de descartar el significado de este ADN no descifrado, él y otros clasifíquelo mentalmente como Puntuación que modifica e influye en la transcripción. "Claramente hay mucha puntuación, pero aún surge la pregunta: ¿Por qué los anfibios tienen mucho más ADN que nosotros? ¿Por qué el simple lirio tiene tanto ADN, mientras que el humano es claramente igual de complicado en términos de procesos metabólicos? ¿No parece necesitarlo? En realidad, mucha gente se pregunta si esas secuencias quizás estén ahí para diferencias más sutiles y diferencias entre tú y yo que en nuestra etapa actual de sofisticación pueden ser demasiado difíciles de discernir ".

Eric Lander, respondiendo a la curiosidad por los genes en exceso o basura, señaló que la pregunta que se plantea a menudo es, si no es útil, ¿por qué está ahí? Continuó: "Desde un punto de vista evolutivo, de

Por supuesto, la pregunta relevante es exactamente la inversa: ¿Cómo se desharía de él? Se necesita trabajo a través de la selección natural para deshacerse de las cosas, y si no es un problema, ¿por qué lo tirarías a la basura? Esa es realmente la forma en que la vida probablemente lo ve ". Los rasgos vestigiales no son infrecuentes en los peldaños más altos de la escalera evolutiva, señaló Lander, mientras que" los virus, por ejemplo, están bajo una presión mucho mayor para competir, y lo hacen en parte replicando su ADN de manera eficiente ".

Sin embargo, la asombrosa complejidad, precisión y sincronización de la maquinaria biológica en nuestras células parecería sugerir a Tjian y otros que las secuencias de bases de nucleótidos entre genes codificantes claramente demarcados tienen una función vital. O más probablemente, una serie de funciones. Ahora que las preguntas que plantean los científicos que mapean el genoma están comenzando a volverse más refinadas y sutiles, la definición misma de un gen está comenzando a tambalearse. A menudo es conveniente conceptualizar los genes como una cadena de perlas discretas y mdashor una cadena entrelazada siguiendo la metáfora de la doble hélice y mdasht que se recogen en un cromosoma dado. Pero Tjian refuerza la importancia del descubrimiento de que mucho menos de la mitad de las secuencias de bases codifican realmente la creación de una proteína.

Está buscando los mensajes contenidos en la porción más grande (en un factor de tres o cuatro) "no codificante" del genoma humano. El mapeo es una cosa: eventualmente con la ayuda de supercomputadoras y técnicas experimentales y de microscopía refinadas para sondear el material de ADN, un ejército de investigadores habrá diagramado un mapa que muestra la secuencia lineal genérica de todos los pares de bases de nucleótidos, que suman aproximadamente 3 mil millones en humanos. Para Tjian, sin embargo, eso solo será como reunir una gran pila de piezas de un rompecabezas. Está mirando hacia la siguiente etapa, tratando de armar el rompecabezas, pero desde este punto inicial del proceso es difícil decir con certeza incluso el tamaño y la forma de las piezas individuales. Conoce el título de la imagen ensamblada: "Cómo el ADN gobierna todas las intrincadas complejidades de la vida".

Una de las primeras ideas está resultando importante y se hace eco de las revelaciones descubiertas por los científicos que estudian sistemas complejos y dinámicos: cada uno de los billones de células de un ser humano no es una entidad autónoma que, una vez creada por el ADN, funciona como una máquina. La vida es un proceso que requiere infinitas e infinitamente sutiles reacciones y respuestas a las condiciones que se desarrollan. La forma formal de aclarar esto es referirse a la secuencia genérica real de bases en un organismo como su genotipo, y la forma de vida física real en la que evoluciona el genotipo como el fenotipo. La distinción adquiere cada vez más importancia cuando se consideran los efectos de la interacción de los fenómenos dinámicos en la evolución de un sistema. Un lema popular entre los biólogos

dice: la evolución solo proporciona el genotipo que el fenotipo tiene para pagar las facturas.Tjian y sus colegas sospechan fuertemente que, en el nivel celular, que es el nivel donde los biólogos moleculares buscan y donde el ADN eventualmente produce sus efectos, las instrucciones no se establecen simplemente y luego se agotan como un reloj de cuerda permanente y determinista. La mayoría de las funciones no instintivas, es decir, distintas de las funciones bioquímicamente exigentes y predecibles que se realizan dentro de la célula, deben tener una inteligencia guía, y esa inteligencia debe estar codificada en el ADN. Y estos genetistas modernos están más obligados por las mismas funciones que inician el proceso, traduciendo el programa del ADN en acción.

El dogma central de la biología

No mucho después de que Crick y Watson hicieran su célebre descubrimiento, continuaron sus investigaciones por separado, y Crick fue uno de los que recibió más crédito por ayudar a desentrañar el código en sí. En el proceso, quedó claro que el ADN no era realmente un actor, sino una copia maestra pasiva del plan de vida de las células de un organismo. Crick fue responsable de lo que llegó a ser llamado el dogma central de la biología y mdash, la secuencia de pasos involucrados en el flujo de información desde el plan maestro de ADN hasta la fabricación final de las proteínas que impulsan el proceso de la vida (Figura 5.3).

Los biólogos moleculares y bioquímicos han descubierto una serie de fenómenos fascinantes e inesperados en cada uno de estos distintos pasos. Pero la transcripción realizada en el primer paso es comprensiblemente crítica, porque de alguna manera se debe acceder, consultar y traducir la parte adecuada del enorme plan maestro de ADN y el gen o secuencia de genes correctos, y se debe consultar y traducir para su transmisión al siguiente paso. Por lo tanto, las principales preguntas de la transcripción y mdashoften a las que se hace referencia como expresión génica y mdash atraen la atención de algunos de los principales genetistas del mundo, incluidos Tjian y sus colegas en la sesión de regulación genética del simposio, quienes explicaron cómo investigan el proceso del ARNm experimentalmente en busca de respuestas.

Una célula tiene muchos trabajos que hacer y parece estar programada para hacerlos. Además, la célula debe reaccionar a su entorno y, por lo tanto, detecta constantemente fenómenos en su membrana celular con receptores diseñados para la tarea y luego transmite una señal codificada químicamente al núcleo. Procesar esta información, para continuar con la metáfora, requiere de un programa de software, y sin duda el programa está ubicado en los genes. El trabajo de la maquinaria de transcripción es encontrar la parte adecuada del genoma donde se encuentra la información necesaria. Conceptualmente, se pueden recibir dos categorías de señales,

Figura 5.3 (Arriba) Vía para el flujo de información genética al que Francis Crick se refirió en 1956 como el dogma central. Las flechas indican las direcciones propuestas para la transferencia de información genética. La flecha que rodea al ADN significa que el ADN es la plantilla para su autorreplicación. La flecha entre el ADN y el ARN indica que todas las moléculas de ARN celular se forman en ("transcriben") las plantillas de ADN. De manera correspondiente, todas las proteínas se determinan mediante ("traducidas en") plantillas de ARN. Lo más importante es que las dos últimas flechas se presentaron como unidireccionales, es decir, las secuencias de ARN nunca se determinan mediante moldes de proteínas, ni se imaginó que el ADN se haría en moldes de ARN. (Reimpreso con permiso de Watson et al., 1987, p. 81. Copyright y copia 1987 de The Benjamin / Cummings Publishing Company, Inc.). (Abajo) La transcripción y la traducción están estrechamente acopladas en los procariotas (A), mientras que en los eucariotas (B) están separadas espacial y temporalmente. En los procariotas, la transcripción primaria sirve como ARNm y se usa inmediatamente como molde para la síntesis de proteínas. En eucariotas, los precursores de ARNm se procesan y empalman en el núcleo antes de ser transportados al citosol. [Según J. Darnell, H. Lodish y D. Baltimore. Biología celular molecular (Scientific American Books, 1986), pág. 270.] (De la p. 716 en BIOCHEMISTRY 3rd edition, por Lubert Stryer. Copyright & copy 1975, 1981, 1988 por Lubert Stryer. Reimpreso con permiso de W.H. Freeman and Company.)

aunque probablemente de la misma forma. Se podría pensar que uno está preprogramado, por ejemplo, cuando una célula comienza a morir por su muerte natural, debe ser reemplazada y debe crearse un nuevo conjunto completo de ADN para la célula progenitora. Tal evento de replicación del ADN es biológicamente predecible y, por lo tanto, posiblemente podría anticiparse dentro del programa mismo. Pero un tipo diferente de señal es probablemente el tipo mucho más numeroso: una necesidad de responder a algo exigente, una reacción a algún evento extracelular oa una necesidad reguladora intracelular que requiere una respuesta. Con este último tipo de señal, la enzima transcriptora de ARN, la ARN polimerasa, de alguna manera es capaz de buscar la parte adecuada de la biblioteca de ADN donde se almacena la información necesaria, copiarla por transcripción y luego entregar la transcripción a la siguiente. paso en el proceso, que lo moverá fuera del núcleo a los ribosomas. Estos han sido descritos como la fábrica de producción donde las proteínas del cuerpo se ensamblan utilizando otra variante de ARN, ARN ribosómico (ARNr). De nuevo, el dogma central.

FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN

Tjian cree que la clave para desentrañar las complejidades del código radica en comprender cómo se elabora la transcripción del ARN mensajero. Dado que las reglas químicas por las que opera la ARN polimerasa se comprenden bastante bien, está buscando respuestas más sutiles, relacionadas con cómo la proteína encuentra la parte o partes adecuadas del genoma, es decir, el gen o genes que deben consultarse en este momento. . Su investigación indica que la respuesta probablemente involucrará al menos varios fenómenos, pero su objetivo en este momento es una colección de proteínas llamadas factores de transcripción. Dado que el tiempo también es un componente crucial del proceso de transcripción, los genetistas están tratando de comprender cómo se coordina la creación rápida de proteínas: no solo dónde, sino cuándo. Esto se debe a que el producto final, las largas cadenas polipeptídicas que componen las proteínas del cuerpo, son lineales a medida que se construyen. Esta larga cadena, cuando se concibe como el producto de un programa, puede verse como el orden secuencial en el que se solicitan y ensamblan las proteínas, porque se unen una tras otra mediante enlaces químicos en una cadena larga en una sola dirección. Las fábricas de células ribosómicas bombean proteínas a una velocidad de más de 30 por segundo. Un ejemplo solo un poco fantasioso: si la ARN polimerasa se mueve hacia abajo en la cadena de ADN, y en 1.34 segundos el código dice UCA (serina), en 1.37 segundos dice ACG (treonina), y luego en 1.40 dice GCA (alanina), no puede haber un retraso en la lectura del UCA, o las proteínas no se depositarán en la secuencia adecuada

secuencia, y la secuencia de la proteína y por lo tanto la cadena polipeptídica resultante será diferente, y todo el sistema se romperá.

Gracias al microscopio electrónico, Tjian pudo proporcionar imágenes en movimiento del proceso de transcripción en acción. Casi todos los actores de este drama son proteínas de una forma u otra, la sustancia principal responsable de hacer la transcripción es una proteína compleja llamada ARN polimerasa II. La ARN polimerasa II es una enzima de múltiples subunidades compuesta por aproximadamente 10 polipéptidos diferentes.

El primer paso es limpiar la cadena de ADN de los componentes de cromatina asociados para que la ARN polimerasa pueda alcanzarla. La molécula de ADN en un eucariota está envuelta en un complejo de proteínas llamadas histonas, que deben eliminarse de la plantilla de ADN. Luego, las dos hebras complementarias se desenrollan localmente y la ARN polimerasa comienza a moverse a lo largo de una hebra para crear la transcripción. Al leer las bases de nucleótidos, en realidad está construyendo una hebra complementaria de ARNm, al producir la base que requiere la química. La transcripción de ARNm es en realidad una copia y mdash con la sustitución de timina por uracilo, el único cambio principal del dominio de ARN y mdashof la hebra de sentido del ADN, que simplemente está en espera mientras la hebra antisentido anteriormente acoplada, su complemento químico o contraparte, se usa como plantilla ( Figura 5.4). La plantilla no produce

Figura 5.4 Modelo de una burbuja de transcripción durante el alargamiento de la transcripción de ARN. El ADN dúplex se desenrolla en el extremo delantero de la ARN polimerasa y se rebobina en su extremo posterior. La hélice híbrida de ARN-ADN gira en sincronía. (De la p. 710 en BIOCHEMISTRY 3rd edition, por Lubert Stryer. Copyright & copy 1975, 1981, 1988 por Lubert Stryer. Reimpreso con permiso de W.H. Freeman and Company.)

una copia exacta pero usa química básica para crear una copia complementaria de la hebra antisentido, ergo una copia exacta de la hebra sentido.

Tjian no se concentra en los eventos químicos en sí mismos, sino más bien en cómo la ARN polimerasa sabe de alguna manera dónde ir para comenzar y luego dónde terminar la transcripción. El terreno básico que está explorando (las proteínas llamadas factores de transcripción) tiene señales como regiones promotoras y potenciadoras, e intrones y extrones, para guiar esta búsqueda del "dónde" de la transcripción. Los roles que juegan estas regiones son en gran parte desconocidos, y ofrecen una rica tierra incógnita para el biólogo molecular y bioquímico con una curiosidad pionera. Como dijo Tjian, "la ARN polimerasa es bastante promiscua" y no es capaz de discriminar partes discretas del genoma. Son los factores de transcripción los que "parecen estar diseñados para reconocer diferencias muy sutiles en la secuencia de ADN de la plantilla y pueden discriminar fácilmente una pieza real de información de la basura. Su poder de resolución es muy alto", dijo. Utilizados como sondas, permiten a los genetistas localizar un fragmento de ADN tan pequeño como de 6 a 8 nucleótidos de longitud.

Sacar lecciones de organismos más simples

Como dijo Arnold Berk: "¿Qué son los signos de puntuación?" Berk ha realizado un trabajo importante sobre esta cuestión al sondear un genoma mucho más simple en una especie particular de virus llamado adenovirus tipo 2, uno de los aproximadamente 100 virus que causan resfriados a los humanos. Esta diversidad de virus conocidos del resfriado le permite a Berk deducir que "es por eso que se resfría cada año". Dado que una sola exposición es suficiente para crear una inmunidad permanente a su efecto, es relativamente seguro trabajar con él en el laboratorio. En comparación con los 3 mil millones de pares de bases en el genoma humano, el adenovirus tiene solo alrededor de 36,000. La inferencia lógica es que, aunque el virus no tiene que realizar cálculos diferenciales ni reflexionar sobre las implicaciones filosóficas y científicas de la teoría del caos, tiene un genoma más eficiente. Es decir, hay una proporción menor de ADN basura o adicional (es decir, no identificado en cuanto a su función clara) en el genoma viral. "Crece bien en el laboratorio, es conveniente trabajar con él" y su comportamiento de transcripción debería ser comparativamente lúcido.

La estrategia del virus, cuando logra ingresar a una célula huésped, es explotar la capacidad de la célula para transcribir y traducir el ADN. El ADN del virus dice algo como: "Haz más de estos". Obviamente, las instrucciones que dicen "hacer proteínas" no son difíciles de encontrar, ya que son el corazón de cualquier código de ADN. Pero dado que se ha revelado que, en el humano y en la mayoría de los demás genomas, muchos otros

El ADN curioso está presente, el virus no puede simplemente encontrar una secuencia de instrucciones genérica para "hacer más de estas". El virus debe localizar uno o una serie de factores de transcripción muy específicos que pueda utilizar para subvertir el programa genético original de la célula huésped para su propio propósito, que es la autorreplicación. Si puede encontrar el lugar adecuado para ir, gana. Porque, como dice Berk, "la célula no puede discriminar entre el ADN viral y su propio ADN, y lee este ADN viral, que luego le indica a la célula que detenga básicamente lo que está haciendo y ponga toda su energía en producir miles de copias. de este virión ".

El experimento de Berk aprovecha al máximo la relativa simplicidad del genoma viral. El objetivo experimental es dilucidar en la secuencia de ADN la denominada región promotora y el "signo de puntuación", explicó, "que indica a los factores de transcripción y la ARN polimerasa dónde comenzar a transcribir el ADN". Debido a que "algunas de estas regiones de control que le dicen a la polimerasa dónde iniciar están muy simplificadas en comparación con las regiones de control que se encuentran para los genes celulares", Berk ha podido ubicarse en la región promotora de la unidad de transcripción E1B. Este proceso ilustra uno de los protocolos básicos de ingeniería genética.

Debido a la simplicidad del genoma viral, él y su equipo comenzaron reduciendo el área objetivo a un punto de solo 68 pares de bases más allá de una región genética previamente mapeada. Para apuntar aún más cerca, luego construyeron mutantes eliminando o alterando pequeñas regiones de base en sucesivas ejecuciones experimentales. El proceso de prueba y error eventualmente localiza la secuencia precisa de bases que funciona, es decir, inicia la transcripción en la célula huésped. El resultado es la aclaración de una región promotora particular en el genoma viral, más conocimiento sobre los factores de transcripción que interactúan con esta región promotora y, espera Berk, algunas inferencias transferibles sobre la estructura y función de regiones promotoras más complicadas en células animales.

Explorando los detalles de la unión de proteínas al ADN

Uno de los primeros obstáculos en la realización de experimentos de laboratorio como los que describieron Berk y Tjian es conseguir una cantidad suficiente de proteínas de factores de transcripción para trabajar. "Son muy elusivos porque se producen en cantidades minúsculas en la célula, junto con cientos de miles de otras proteínas diferentes, y hay que poder extraer estas proteínas en particular y estudiar sus propiedades", explicó Tjian. Sin embargo, dado que su estructura incluye una superficie que reconoce una imagen química de una secuencia de ADN, los experimentadores pueden fabricar secuencias de ADN sintéticas,

por ensayo y error, que eventualmente coinciden con el perfil de la proteína que están tratando de aislar y purificar. Estas columnas de afinidad de ADN se unen luego a un sustrato sólido y se colocan en una solución química. Cuando una solución con miles de proteínas candidatas pasa por estas cadenas de ADN atadas que los genetistas denominan sitios de unión, el factor de transcripción dirigido reconoce su secuencia de unión inherente y se engancha químicamente a la sonda. Una vez que se dispone del factor de transcripción, se puede analizar y duplicar, a menudo hasta en un factor de 10 5 en un tiempo de laboratorio bastante razonable.

Tjian ilustró otro método para realizar estudios de unión, es decir, aislar la pequeña región de la secuencia de ADN que realmente contacta y se une al factor de transcripción. El primer paso es etiquetar la región del gen de ADN mediante marcaje radiactivo y luego enviar el factor de transcripción para que se una. A continuación, se intenta sondear la conexión con "agentes atacantes, pequeñas sustancias químicas o una enzima que corta el ADN". La proteína unida protege literalmente una región específica del ADN del ataque químico de estos agentes y, por lo tanto, permite el mapeo detallado del sitio de reconocimiento. "Los patrones de electroforesis en gel pueden decirle al nucleótido dónde está interactuando la proteína" (Figura 5.5).

Después de algunos años de experiencia con estudios vinculantes, Tjian y otros biólogos moleculares han comenzado a reconocer ciertos firmas , estructuras que parecen indicar dominios de unión a factores de transcripción. Uno de los más destacados son los llamados dedos de zinc, en realidad un grupo específico de aminoácidos que contiene una molécula de zinc ubicada entre los residuos de cisteína e histidina. Una y otra vez en los estudios de unión, el análisis de proteínas complejas mostró a Tjian esta "señal reconocible ... un dedo de zinc" que, según supusieron él y sus colegas, "muy probablemente se une al ADN". El análisis posterior mostró que, de hecho, generalmente estaba incrustado en el dominio de unión efectivo. En esta área de investigación muy especializada, Tjian calificó este descubrimiento como "una pieza de información extremadamente poderosa" que ha llevado a la catalogación de una gran familia de las llamadas proteínas de unión a dedos de zinc. Otra firma de enlace similar a la que llaman hélice-giro-hélice, o un "homeodominio".

Usando el poder de la genética para estudiar la transcripción

El bioquímico Kevin Struhl describió a los participantes del simposio algunos de los diversos métodos utilizados en el trabajo de su laboratorio con la levadura, un organismo cuya relativa simplicidad y rápida reproducibilidad lo convierten en un buen candidato para los estudios del proceso de transcripción. "Como lo

Figura 5.5 Técnica de huellas. Un extremo de una cadena de ADN está marcado con 32 p. A continuación, este ADN marcado se corta en un número limitado de sitios mediante ADNasa I. El mismo experimento se lleva a cabo en presencia de una proteína que se une a sitios específicos del ADN. La proteína unida protege un segmento de ADN de la acción de la ADNasa I. Por lo tanto, ciertos fragmentos estarán ausentes. Las bandas que faltan en el patrón de gel identifican el sitio de unión en el ADN. (De la p. 705 en BIOCHEMISTRY 3rd edition, por Lubert Stryer. Copyright & copy 1975, 1981, 1988 por Lubert Stryer. Reimpreso con permiso de W.H. Freeman and Company.)

"Resulta que", señaló Struhl, "las reglas básicas de cómo funciona la transcripción son fundamentalmente las mismas en la levadura y en los seres humanos y en todas las especies eucariotas".

Un enfoque genético que los investigadores han utilizado en la levadura para tratar de identificar algunas de las proteínas clave involucradas en la transcripción consiste en aislar mutantes cuyas propiedades difieren en algún aspecto de las del organismo normal. "En las células de levadura", explicó, "se pueden aislar fácilmente mutantes que crecen o no en determinadas circunstancias ... El objetivo es tratar de comprender la biología de algún proceso en particular, por ejemplo, la respuesta de una célula a la inanición". condiciones ", mediante la identificación de mutantes que no muestran un apoyo en particular

erty y luego verificando experimentalmente para ver si la ausencia de un gen "normal" o no mutado explica la ausencia de esa propiedad en la célula. "La idea básica", continuó, "es mirar primero la función de un organismo e identificar una variante que no puede realizarla". Obtener una función y un mutante es un primer paso para descubrir qué gen está realmente involucrado en la regulación de la propiedad que se está estudiando y luego para conocer los factores de transcripción que regulan la expresión del gen ".

Otro método, el reemplazo de genes, fue descrito por Struhl como una "técnica muy poderosa para identificar todas las diferentes partes del gen y lo que está haciendo". Explicó: "Para decirlo en términos simples, el proceso es análogo a entrar en un cromosoma con tijeras, cortar un gen y luego reemplazarlo con uno que el investigador ha creado en un tubo de ensayo". El resultado es "una célula real e intacta ... que se puede analizar para saber cuál es el resultado de ese gen".

Una tercera técnica, desarrollada en el laboratorio de Struhl y ahora ampliamente utilizada en el estudio de la transcripción, es una que él llamó bioquímica inversa. El investigador esencialmente lleva a cabo en un tubo de ensayo lo que normalmente sucede en una célula.Struhl señaló que uno "realmente puede tomar el ADN de un gen, usar las enzimas apropiadas para sintetizar el ARN y la proteína [que codifica] en un tubo de ensayo ... y luego probar para ver exactamente qué hace la proteína". Una ventaja es que se pueden eludir los procedimientos de purificación necesarios para trabajar con proteínas no sintetizadas. Además, una proteína que se sintetiza en un tubo de ensayo también se puede tratar con un marcador radiactivo, lo que a su vez permite muchos experimentos relacionados interesantes.

Una última técnica mencionada por Struhl se utiliza para averiguar cuánta información hay en una función genética en particular, o, más específicamente, cuánto ADN reconoce realmente una proteína de unión al ADN específica "y qué, realmente, se está reconociendo. ADN se sintetiza para que los 23 pares de bases estén en una secuencia completamente aleatoria. Dado que el ADN se puede aislar solo en cantidades diminutas, "cada molécula [así sintetizada] es una molécula diferente en términos de su secuencia", explicó Struhl. La proteína de unión, GCN4, se coloca en una columna y la mezcla completamente aleatoria de secuencias se pasa a través de la columna. Separando lo que está unido por GCN4 de lo que no está unido y luego secuenciando el resultado ", se obtiene una descripción estadísticamente válida de lo que la proteína está reconociendo ", dijo Struhl. En el caso de GCN4, lo que la proteína reconoce es el equivalente estadístico de 8 1/2 pares de bases de información." El punto importante ", resumió Struhl," es que este El enfoque de selección se puede utilizar para muchas otras cosas además de la simple unión al ADN. . . . Si [por ejemplo] pones este segmento aleatorio de

ADN en el medio de tu gen favorito. . . puede hacer todo tipo de preguntas sobre cuánta especificidad, en términos de ácidos nucleicos, se necesita para llevar a cabo una función particular de interés ".

Activación y mdash Otro papel de los factores de transcripción

Tjian recordó a la audiencia del simposio que "los factores de transcripción tienen que hacer más que unir el ADN. Una vez unidos a la parte correcta del genoma, deben programar la ARN polimerasa y las proteínas accesorias transcripcionales para luego comenzar la síntesis de ARN", y para hacerlo , además, con una delicadeza temporal exquisita. Los experimentos indican que una parte completamente diferente, como dice Tjian, "la otra mitad" de la proteína del factor de transcripción, hace esto, probablemente por interacción directa proteína a proteína, activando o desactivando la regulación, hacia arriba o hacia abajo. Una idea poderosa de estos estudios es que las proteínas de los factores de transcripción parecen constar de al menos dos módulos, uno para la unión y otro para la activación. El concepto modular se ha confirmado experimentalmente tanto en estructura como en función. Los biólogos moleculares han podido crear proteínas híbridas, mezclando el dominio de unión de un gen con el dominio de activación de otro. Afortunadamente, también se han detectado firmas que a menudo indican la presencia y ubicación de estos dominios de activación. Una de esas firmas es una concentración particularmente alta dentro de una determinada proteína del aminoácido glutamina, y otra es un grupo similar de moléculas de prolina. Aunque no saben cómo esta concentración puede desencadenar realmente el proceso de transcripción, los genetistas tienen cierta confianza en que la firma codifica el dominio de activación de la proteína de transcripción.

El valor acumulado de estos descubrimientos comienza a sugerir la figura desde el suelo. Y aunque la biología aún no tiene un buen modelo de cómo los factores de transcripción hacen todo su trabajo, un catálogo de firmas es una base vital para tal modelo. Dicho catálogo "te dice dos cosas", dijo Tjian, "primero, que no todos los dominios vinculantes [y / o de activación] utilizan la misma arquitectura, y segundo, que hay un tremendo valor predictivo en haber identificado estas firmas, porque puedes luego diga con algo de confianza si un nuevo gen que quizás acaba de descubrir está haciendo una de estas cosas y por qué motivo ".

Estos estudios de dominio de unión y activación también sugieren otra característica de los factores de transcripción que Tjian denominó topología. Aunque estas cadenas polipeptídicas pueden tener cientos de moléculas de longitud y se crean en una progresión lineal, la cadena en sí no permanece tendida. Más bien tiende a enrollarse en complicadas pero

formas características, con ciertos enlaces químicos débiles que forman toda la proteína compleja en una forma específica. Cuando esta complejidad de forma se impone a la plantilla de ADN, el experimento muestra que una proteína determinada con una función reguladora presuntamente específica puede entrar en contacto con otras proteínas ubicadas en varios lugares diferentes, separados por cientos o miles de bases. Como dijo Tjian, "los factores de transcripción específicos no solo se alinean en un grupo cerca del sitio de inicio, sino que pueden estar dispersos por todas partes". Los resultados algo asombrosos de tales estudios topográficos sugieren que las moléculas de alguna manera se comunican y ejercen "acción a distancia", dijo, y agregó que sus efectos son sinérgicos. Es decir, las moléculas en un sitio proximal están causando un cierto efecto, pero cuando otras moléculas distantes que, sin embargo, son parte del mismo complejo de factores de transcripción o relacionado, entran en contacto, la actividad en el sitio proximal aumenta. La microscopía electrónica y de barrido confirma estas interacciones espacialmente complejas, cuyas implicaciones parecerían sugerir un área fértil de investigación en el proceso general de transcripción. Como señaló Tjian, "Esto le brinda una enorme flexibilidad para generar una gama combinatoria mucho mayor de elementos reguladores, todos los cuales pueden incorporarse a una sola unidad de transcripción. Puede comenzar a apreciar la complejidad y, también, la belleza de este factor de transcripción". Sistema regulatorio."

A pesar de la complejidad y los recordatorios continuos de lo que no saben, los genetistas han establecido algunas reglas básicas que parecen regir la activación de la transcripción. Una línea de células humanas excepcionalmente activas y resistentes llamadas células He-La han demostrado ser muy manipulables in vitro e indican que en todos los eventos de transcripción, primero debe establecerse un "complejo basal". Muchos genes parecen presentar una caja llamada TATA (que indica esas bases particulares) para iniciar el proceso de unión. La proteína de unión a la caja TATA se posa primero en el gen, y luego aparece otra molécula específica y luego otra, en una secuencia característica, hasta que se ensambla lo que Tjian llamó la "maquinaria básica" o complejo basal. A partir de este punto en el proceso de transcripción, es probable que cada gen tenga un escenario específico y único para atraer proteínas y factores de transcripción específicos, pero ya habrá construido el complejo basal genérico para interactuar químicamente con ellos (Figura 5.6).

El factor de transcripción en desarrollo

Hasta ahora, la mayoría de los experimentos descritos se basan en la química básica de la transcripción para indicar cómo puede funcionar. La estrategia mutante de Arnold Berk, sin embargo, sugiere que otra marca del efecto de

Figura 5.6 Modelos de coactivador y anclaje para la activación transcripcional por Sp1. (A) Un modelo para trans-activación mediante coactivadores. Este modelo propone que los coactivadores específicos (punteados) funcionan como adaptadores, cada uno de los cuales sirve para conectar diferentes trans-activación de dominios en el complejo de iniciación general, posiblemente a la proteína de unión TATA TFIID. Estos coactivadores no son ninguno de los factores de iniciación basal (THIIA-THIIF), que en este diagrama están agrupados. El coactivador puede ser subunidades de un complejo más grande que incluye la proteína de unión a TATA. Aunque no se muestra en este modelo, el objetivo TFIID putativo puede tener múltiples superficies para acomodar coactivadores de una serie de trans-activadores. (B) Modelo de anclaje para la activación de Sp1 de plantillas sin TATA. En los promotores sin TATA, Sp1 requiere una nueva actividad de anclaje (mostrada en negro) distinta de los coactivadores (punteados) para reclutar los factores de iniciación basal. Este modelo muestra el factor de anclaje interactuando con el factor de unión TATA TFIID ya que su función reemplaza la caja TATA y se copurifica con TFIID. Sin embargo, la actividad de anclaje podría interactuar con otros componentes del complejo de transcripción basal y evitar la necesidad de la proteína TFIID. (Reproducido con permiso de Pugh y Tjian, 1990, p. 1194. Copyright y copia 1990 de Cell Press.)

Los factores de transcripción son su éxito o fracaso según lo indiquen los genes sobre los que influyen normalmente. Estos genes a menudo codifican características que se manifiestan claramente en la especie bajo examen, y si se puede desarrollar un mutante que al menos sobreviva el tiempo suficiente para ser analizado, se pueden desarrollar inferencias importantes sobre la transcripción. Varios de los científicos de la sesión describieron cómo la genética hace un uso creativo de la tecnología del ADN recombinante para alterar y estudiar la expresión de genes en el embrión y el organismo en desarrollo.

Los factores de transcripción son proteínas que tienden a influir en la expresión de genes en la etapa de ARNm. Pero dado que se ha señalado que los organismos, incluso a nivel celular, crecen y evolucionan dinámicamente en un proceso que involucra a su entorno, los genetistas también miran a través del lente de la embriología del desarrollo para ver si los factores de transcripción pueden estar involucrados en interacciones distintas de las que están dentro de la célula. núcleo.

Ruth Lehmann abordó la cuestión de "cómo pasamos de una sola célula a un organismo" y reveló al simposio algunas de las líneas generales de cómo los genes pueden activarse y desactivarse a medida que el organismo se desarrolla en el embrión y después del nacimiento. Ella y sus colegas estudian la mosca de la fruta. Drosophila, otra especie favorita de los experimentadores genéticos. Esta especie se presta fácilmente a la experimentación porque tiene un número manejable de características bastante distintas y es muy resistente para sobrevivir y manifestar algunas mutaciones bastante extremas. "La complejidad de la morfología de las larvas contrasta notablemente con la apariencia casi homogénea del óvulo", señaló Lehmann. Después del nacimiento, los segmentos de anterior a posterior y la cabeza, el tórax y el abdomen son distintos.

Lehmann y sus colegas han preguntado cómo el óvulo fertilizado indiferenciado utiliza su información genética para crear un animal segmentado. ¿Hay distintos factores para el desarrollo de cada segmento corporal prelocalizados en regiones específicas del huevo durante la ovogénesis, o es un solo factor, que está presente en diferentes concentraciones en todo el huevo, responsable de establecer el patrón corporal?

Al pinchar el huevo y extraer el citoplasma de varias regiones del huevo, Lehmann demostró que dos factores, uno localizado en la parte anterior y otro concentrado en el polo posterior del óvulo, establecen el patrón corporal en las regiones cabeza-tórax y abdominal, respectivamente. Estos factores son depositados en el óvulo por la madre durante la ovogénesis. Los genes que codifican estas señales localizadas se identificaron sobre la base de sus fenotipos mutantes. Por ejemplo, las hembras que no depositan el factor anterior en el óvulo producen embriones que no pueden desarrollar la cabeza y el tórax. Así, el patrón corporal está establecido por distintos factores que se convierten en distributivos.

ed en un gradiente de concentración desde su sitio de localización inicial, y estos factores actúan a distancia.

Uno de estos factores, el "bicoide", necesario para el desarrollo de la cabeza y el tórax, se ha estudiado con gran detalle en el laboratorio de Christiane Nusslein-Volhard en el Max-Planck-Institut en T & uumlbingen, Alemania. Durante la ovogénesis, la madre sintetiza el ARN bicoide y se localiza estrechamente en el polo anterior del óvulo. Sin embargo, el producto proteico del ARN bicoide se encuentra en un gradiente de concentración que emana del polo anterior y se extiende a través de dos tercios del embrión. La proteína bicoide codifica un factor de transcripción que activa varios genes diana embrionarios de una manera dependiente de la concentración. niveles más bajos de bicoide.

Los diversos estudios sobre genes maternos en Drosophila muestran que no se requieren más de tres señales maternas para la especificación del patrón a lo largo del eje longitudinal, y que un factor es necesario para el establecimiento del patrón dorsoventral. Por lo tanto, se requiere una pequeña cantidad de señales para realizar la formación de patrones. La complejidad del sistema aumenta a partir de entonces a medida que cada señal activa una vía separada que involucra muchos componentes. Aunque se sabe que muchos de estos componentes son factores de transcripción, no está claro cómo estos diferentes factores trabajan en conjunto para orquestar el patrón final.

¿Ha desaparecido el crecimiento codificado por genes del cáncer?

Hanahan recordó a los científicos del simposio que "los organismos mamíferos están compuestos por un conjunto diverso de células y órganos que interactúan". Al igual que Lehmann, está interesado en conectar la expresión genética con cómo se desarrolla y funciona el organismo. "A menudo", dijo, "las propiedades de los sistemas celulares individuales solo se pueden discernir mediante el estudio de las alteraciones en sus funciones, ya sean naturales o inducidas". Está explorando el desarrollo anormal y la enfermedad, principalmente el cáncer, utilizando ratones transgénicos que transmiten a la progenie recién nacida una pieza alterada de ADN especialmente elaborada por el científico genético in vitro. La siguiente generación de animales puede entonces estudiarse a medida que la expresión genética del ADN alterado se manifiesta a lo largo del tiempo durante el desarrollo y tanto en la embriogénesis como en la madurez del animal. "Los ratones transgénicos representan una nueva forma de análisis de perturbaciones", dijo Hanahan, "mediante el cual la expresión selectiva de genes nuevos o alterados se puede utilizar para perturbar sistemas complejos de manera informativa sobre su desarrollo, sus funciones y sus disfunciones". '

El proceso una vez más utiliza el carácter bipartito de los genes ya discutidos, a saber, que "los genes se componen de dos dominios: uno para la información reguladora de genes y otro para la información de codificación de proteínas". Hanahan primero prepara su gen fabricado, conocido como híbrido. El dominio regulador de genes que diseña como ocurriría en un ratón normal, pero el dominio de codificación de proteínas lo toma de un oncogén, llamado así porque se sabe que induce cáncer. A continuación, extrae los óvulos fertilizados de un ratón normal, introduce su gen híbrido con una pipeta capilar muy fina y luego vuelve a implantar este embrión inyectado en una madre adoptiva que da a luz a lo que se define como un ratón transgénico, es decir. , uno que lleva un gen creado artificialmente. Cuando el ratón transgénico se aparea con un ratón normal, aproximadamente la mitad de los ratones de segunda generación heredan un conjunto de ADN que ahora incluye este nuevo gen, aún reconocido por su información reguladora como un gen normal pero cuyas instrucciones proteicas codifican el crecimiento del cáncer. Como dijo Hanahan, "la mitad de la progenie de este apareamiento lleva el oncogén híbrido. Cada uno de ellos muere de tumores. Sus hermanos y hermanas normales viven vidas normales".

Más allá de demostrar que los oncogenes son hereditarios y que solo la porción que codifica la proteína es necesaria para causar cáncer en la descendencia, Hanahan encontró algunos otros patrones sugerentes. Primero, aunque un ratón afectado tiene este oncogén mortal en todo su ADN y, por lo tanto, en cada célula de su cuerpo, solo algunas de las células desarrollan tumores. En segundo lugar, los tumores que se desarrollan surgen en momentos impredecibles durante el curso de la vida del ratón. "De esto inferimos que hay otros eventos que limitan la velocidad en los tumores", y que la simple posesión del gen no predice si una célula se convertirá en un tumor, y especialmente cuándo, enfatizó Hanahan. Todas las células deben clasificarse como anormales, pero parecen sufrir lo que él llamó una especie de evolución dinámica a medida que el organismo envejece. Ha visto este fenómeno en varios entornos diferentes. Por ejemplo, incluso si las 10 glándulas mamarias de un ratón transgénico expresan un oncogén, los ratones descendientes inevitablemente y de manera reproducible desarrollan un solo tumor, en promedio.

Con un promotor del gen de la insulina, ha observado que el "gen del cáncer" se expresa en todas las células productoras de insulina de los islotes del páncreas a las 3 semanas, pero sólo la mitad de estos islotes comienzan a proliferar anormalmente 4 semanas después. A las 9 semanas, se observa otro fenómeno que Hanahan cree que puede ser más que una coincidencia, es decir, una capacidad mejorada para inducir el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos, llamado angiogénesis. De las 400 islas de células que expresan el oncogén, la mitad muestra una proliferación celular anormal, sin embargo, el porcentaje de tumores en toda regla es solo alrededor del 2 por ciento. Antes de la formación de tumores sólidos

ción, un pequeño porcentaje de los islotes anormales demuestra la capacidad de inducir la proliferación de nuevos vasos sanguíneos. Por tanto, los genes que controlan la angiogénesis se convierten en un fuerte sospechoso de uno de los otros factores limitantes de la velocidad que controlan el crecimiento del cáncer. Hanahan dijo que estos hallazgos son "consistentes con lo que sospechamos de los estudios de cánceres humanos: mientras que los oncogenes inducen claramente la proliferación celular continua, los nódulos proliferativos anormales son más numerosos que los tumores y los preceden en el tiempo. Hay evidencia de que la inducción de el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos es quizás un componente en este último proceso que resulta en un tumor maligno ". Pero es probable que la angiogénesis sea solo uno de al menos varios eventos secundarios que limitan la frecuencia.

La teoría de la evolución dinámica, por lo tanto, implica la premisa de que las células adquieren capacidades aberrantes diferenciales a medida que maduran. Estas diferencias podrían provenir de otra información codificada por ADN en diferentes genes en conjunto, pero hasta que se introduce el oncogén híbrido para iniciar el proceso, el sistema no evoluciona de manera cancerosa. Otros rasgos sospechosos, como la capacidad de inducir el crecimiento de los vasos sanguíneos, probablemente se relacionen con fenómenos dinámicos de las células en desarrollo normal o en sus acciones. Algunas células cancerosas parecen ser capaces de ignorar y pisotear a sus vecinas, mientras que otras parecen capaces de subvertir activamente sus células contiguas y cercanas en un comportamiento aberrante. Algunas células cancerosas muestran una propensión a migrar más fácilmente. Hanahan y sus colegas están analizando estos fenómenos y cómo pueden expresarse. "¿Podemos probar esto genéticamente?" preguntó, y continuó sugiriendo que de tales estudios los científicos esperan derivar aplicaciones de la terapia del cáncer en humanos. Aunque son extremadamente sugerentes, las implicaciones aún no están claras. El cáncer es una enfermedad de crecimiento celular descontrolado. Muchos de los factores de transcripción tienen un papel en la regulación de la producción de proteínas. Muchos de estos mismos factores de transcripción pueden actuar como oncogenes. Por lo tanto, una clave para desentrañar los misterios del cáncer podría ser comprender con mayor detalle cómo los factores de transcripción influyen realmente en la tasa de producción de proteínas.

Los estudios de oncogenes proporcionan otro hallazgo interesante y sugerente. Tjian nos recuerda que una de las funciones importantes de los genes es proporcionar información para responder a las crisis ecológicas de la célula.La mayoría de las células están equipadas con receptores de un tipo u otro en su membrana. Cuando algún estímulo químico u otro físico llega a un receptor elegido, comienza una reacción en cadena en el citoplasma de la célula para llevar el mensaje al núcleo, presuntamente para consultar el plan maestro de ADN (mediante un proceso tan misterioso como especulativo ) para una reacción. Las rutas a través del citoplasma se denominan vías de transducción, y resulta que muchos de los factores de transcripción Tjian y otros han sido

estudiar sirven para marcar estos caminos. Una proteína en particular se llama AP1, que en otros estudios se ha revelado como un oncogén. Dijo Tjian: "Los factores de transcripción nuclear también son oncogenes nucleares. Cuando sus actividades o funciones se pervierten, tienen el potencial de causar un crecimiento descontrolado y neoplasia. El descubrimiento de que esta familia de proteínas reguladoras es en realidad un oncogén fue muy ayudado por el análisis de la proteína de levadura GCN4 que fue en gran parte el trabajo de Kevin Struhl y Jerry Fink ".

LA VIDA MISMA

En menos de cuatro décadas, de pie sobre la plataforma erigida por Crick y Watson y varios otros, las ciencias genéticas de la biología molecular y la bioquímica han desarrollado la colección de ideas más importante desde que Darwin y Wallace propusieron la teoría de la evolución. Decir que estas ideas son revolucionarias evidencia lo obvio: la ciencia está en el proceso de presentar a la sociedad un espejo que puede decirnos, simplemente, cómo construir y reparar la vida misma, cómo especificar y alterar cualquier forma de vida dentro de la biología básica. limitaciones. La tecnología del ADN recombinante promete aplicaciones que plantean cuestiones bioéticas fundamentales. En conjunto con los avances realizados en el modelado del cerebro, estas aplicaciones apuntan a un futuro en el que la vida orgánica natural algún día puede volverse químicamente indistinguible del último modelo de tecnología.

Este futuro, sin embargo, es solo una posibilidad reluciente y controvertida. Los genetistas en el simposio de Frontiers estaban unidos en su humildad ante los obstáculos que enfrentan. Los descubrimientos continúan acumulándose. Los pasillos de la genética, informó Eric Lander, son un lugar muy emocionante para trabajar, y ese entusiasmo ha llevado a una unidad de disciplinas biológicas que no era evidente hace una década. Pero como advirtió Ruth Lehmann, la clonación de un gen está muy lejos de averiguar cómo funciona. Es en ese rompecabezas, visto especialmente a través del lente de la transcripción del ARNm, en el que están trabajando ella y sus colegas. Si seguirá siendo un laberinto con mapas cada vez más finos, pero sin una solución definitiva, es algo que la historia diga, pero la búsqueda se encuentra entre las más emocionantes de la ciencia moderna.

BIBLIOGRAFÍA

Mitchell, Pamela J. y Robert Tjian. 1989. Regulación transcripcional en células de mamíferos mediante proteínas de unión a ADN específicas de secuencia. Science 245: 371 y ndash378.

Pugh, Franklin B. y Robert Tjian. 1990. Mecanismo de activación transcripcional por Spl: Evidencia para coactivadores. Celda 61: 1187 y ndash1197.


Búsqueda de codones de inicio y finalización para la secuenciación de proteínas de contigs

Necesito convertir contigs en sus respectivas secuencias de proteínas dado un genoma de referencia (es decir, necesito tomar una subcadena, cuya posición ya se conoce en la cadena, y necesito ubicar los codones de inicio y parada más cercanos).

Esto es complicado porque a veces la primera posición del codón triplete dentro del contig no será un múltiplo de tres y podría ubicarse en la región intergénica (es decir, entre genes). El objetivo es separar tanto el ADN codificante como el no codificante.

Debería obtener extended_contigs = ['ATGAAC', 'ATGAACGAA'] y extended_positions_contigs = [12, 17]. Estos son los contigs que se encuentran dentro de los genes. Para codificarlos en péptidos, necesito volver a la cadena hasta encontrar el codón de inicio y extender el contig inicial (por ejemplo, TGAAC -> ATGAAC y GAA -> ATGAACGAA)

También debería obtener intergenic_contigs = ['CCAA', 'GGAC'] e intergenic_positions_contigs = [5, 22]. Cuando se ejecuta el código que falta, la computadora busca a la izquierda de la cadena y encuentra un codón de parada (por ejemplo, TAG) antes del codón de inicio. Por lo tanto, el contig se encuentra entre dos genes y no es necesario agregar nada. Estos contigs intergénicos simplemente se almacenan en una nueva lista.

Aquí, no es necesario agregar ningún código nuevo. Después de ejecutar lo anterior, prot_contigs = ['MN', 'MNE'].

El último paso del código (con el que necesito ayuda) transformará prot_contigs en new_prot_contigs = ['MN', 'E'].


¿Qué es la traducción?

La traducción se refiere a la conversión de algo de un idioma o forma a otro. En biología, la traducción es el proceso mediante el cual el ácido ribonucleico mensajero, o ARNm, sintetiza proteínas; el ARNm se convierte en proteínas. Esto se logra mediante la producción de una cadena de aminoácidos (una cadena polipeptídica) determinada por la información química almacenada por una hebra específica de ARNm. Estos polipéptidos se pliegan para formar proteínas. Cada hebra de ARNm está codificada por un gen diferente y codifica una proteína diferente. Esto es importante para la expresión genética.

Figura 5: El código del triplete se traduce en aminoácidos, algunos de los aminoácidos codifican para el inicio y el final de la traducción.

La traducción tiene tres etapas principales: iniciación, alargamiento y terminación. Estos difieren ligeramente en organismos procariotas y eucariotas: en procariotas, la traducción se produce en el citoplasma, mientras que en eucariotas, la traducción tiene lugar en el retículo endoplásmico. Esencial para el proceso de traducción es la estructura ribosómica del ribosoma que también difiere en procariotas y eucariotas, principalmente en lo que respecta a la velocidad de migración de sus subunidades cuando se centrifugan y el número de proteínas que contienen sus subunidades.

La iniciación comienza con la unión de la pequeña subunidad ribosómica al extremo 5 'del ARNm, el ARN mensajero creado en la transcripción del ADN. Esto ocurre en dos etapas: la subunidad ribosómica pequeña se une primero a varias proteínas proteicas factores de iniciación, antes de que la estructura combinada se una al ARNm. Este sitio de unión son varios ribonucleótidos antes del codón de inicio del ARNm. Después de esto, una molécula cargada de tRNA se une a la subunidad ribosomal pequeña. La subunidad ribosómica grande luego se une al complejo formado por la subunidad ribosómica pequeña, el ARNm y el ARNt. Este proceso hidroliza el GTP (guanosina-5 y # 8242-trifosfato) necesario para impulsar los enlaces. Una vez que la gran subunidad ribosómica se une al complejo, se liberan los factores de iniciación.

La carga de la molécula de tRNA utilizada en el proceso de traducción se refiere a la unión de la molécula de tRNA con un aminoácido. Esto ocurre como resultado de aminoacil-tRNA sintetasas, que reacciona con el aminoácido y el ATP (trifosfato de adenosina) para formar una forma reactiva del aminoácido, conocida como ácido aminoaciladenílico. Este se une al ATP para formar un complejo que puede reaccionar con una molécula de ARNt, formando un enlace covalente entre los dos. El tRNA ahora puede transferir el aminoácido a la molécula de mRNA.

El alargamiento comienza cuando las subunidades ribosómicas grandes y pequeñas se han unido al ARNm. Se forman un sitio peptidilo y un sitio aminoacilo en la molécula de ARNm para unirse más con el ARNt. El ARNt se une primero al sitio P (sitio peptidilo) y el alargamiento comienza con la unión de la segunda molécula de ARNt al sitio A (sitio aminoacilo). Ambas moléculas de ARNt transportan aminoácidos. Se libera una enzima conocida como peptidil transferasa y forma un enlace peptídico entre los aminoácidos transportados por las dos moléculas de ARNt. El enlace covalente entre la molécula de ARNt en el sitio P y su aminoácido se rompe, liberando este ARNt en el sitio E (sitio de salida) antes de que se libere por completo de la molécula de ARNm. El tRNA ubicado en el sitio A luego se mueve al sitio P, utilizando la energía producida por el GTP. Esto deja el sitio A libre para una mayor unión, mientras que el sitio P contiene una molécula de ARNt unida a un aminoácido, que está unido a otro aminoácido. Esto forma la base de la cadena polipeptídica. Luego, otra molécula de ARNt se une al sitio A y la peptidil transferasa cataliza la creación de un enlace peptídico entre este nuevo aminoácido y el aminoácido unido al ARNt ubicado en el sitio P. El enlace covalente entre el aminoácido y el ARNt en el sitio P se rompe y se libera el ARNt. Este proceso se repite una y otra vez, añadiendo aminoácidos a la cadena polipeptídica.

La terminación ocurre cuando el complejo ribosómico encuentra un codón de parada(ver figura 5). En esta etapa, la cadena polipeptídica está unida a un ARNt en el sitio P, mientras que el sitio A no está unido. Los factores de liberación dependientes de GTP rompen el enlace entre el ARNt final y el aminoácido terminal. El ARNt se libera del complejo ribosómico, que luego se vuelve a dividir en subunidades ribosomales pequeñas y grandes, que se liberan de la hebra de ARNm. Esta cadena polipeptídica se pliega sobre sí misma para formar una proteína. Este proceso se describe en la Figura 6 y la Figura 7.

Figura 6: Descripción general del proceso de traducción

Figura 7: Los principales eventos en cada etapa de la traducción.


Entrega de premios por Joseph Goldstein

Groucho Marx puede tener la distinción de ser el más divertido cómico Quien haya vivido alguna vez, pero Sydney Brenner, ganadora de este año y # 8217 del Premio al Logro Especial Lasker, tiene un título más elevado: el científico más divertido que jamás haya existido. Al igual que Groucho, Sydney es famoso por su energía extravagante, sus frases creativas y sus perspicaces monólogos sobre todos los temas imaginables, sin mencionar sus pobladas cejas. Hace cincuenta años, Groucho Marx enseñó a los estadounidenses el significado de la palabra yiddish. osadía cuando se negó a ser miembro de un club de campo de Beverly Hills porque no le importaba unirse a ningún club que lo eligiera como miembro. Como Groucho Marx, Sydney Brenner es la personificación de osadía.

¿Qué otro científico tendría la osadía dar una conferencia en Harvard vistiendo una llamativa camisa hawaiana?

¿Qué científico tendría la osadía para enviar un manuscrito a la Royal Society con una referencia falsa escondida en medio del texto, & # 8220Leonardo da Vinci (comunicación personal) & # 8221? Y cuando el editor llamó a la alfombra, respondió que había un nuevo becario postdoctoral italiano trabajando en el laboratorio.

¿Qué científico tendría la osadía rechazar un título de caballero de la reina de Inglaterra? Dudo que incluso Groucho Marx tuviera la osadía rechazar el club en el Palacio de Buckingham.

Más información

Francis Crick describe a Sydney Brenner de la misma manera: & # 8220 Sydney es única, tanto por su característico sentido del humor que colorea sus muchas ideas inusuales como por la amplitud e importancia de sus descubrimientos biológicos. Simplemente no hay nadie más como él. & # 8221 Este es un gran elogio del Sumo Sacerdote de la Biología.

Entonces, ¿quién es Sydney Brenner y cuáles son sus logros científicos que lo colocan en la compañía de Picasso, Stravinsky y Groucho Marx? Es intimidante intentar resumir en varios minutos la carrera de 50 años de un gigante científico como Sydney Brenner. Puede que no sea posible, pero déjame intentarlo. Este será un acto real de osadía ¡de mi parte!

Como todo lo demás sobre Sydney, su vida temprana fue inusual. Nació en 1927 en una pequeña ciudad en las afueras de Johannesburgo, Sudáfrica, muy lejos de los centros académicos del mundo. Sus padres habían emigrado a Sudáfrica en 1910 desde Letonia y Lituania. Su padre era zapatero y trabajó todos los días hasta que cumplió los 80 años. Su padre no sabía leer ni escribir, pero podía hablar varios idiomas. A pesar de estos humildes comienzos, Sydney aprendió por sí mismo a leer el periódico a los tres años. A los cuatro años, se había convertido en un lector voraz. A los seis años, había descubierto la sección para adultos de la biblioteca pública, donde leyó sus primeros libros de química. A los 10 años, estaba haciendo experimentos químicos en casa, extrayendo pigmentos de hojas y pétalos. Su brillantez era obvia para todos, y pronto ganó una beca para la escuela de medicina en la Universidad de Witwatersrand en Johannesburgo, ingresando a la tierna edad de 14 años.

La histología era su curso favorito y quedó fascinado con las células y los cromosomas. Mientras era estudiante de medicina, leyó todos los libros que pudo encontrar sobre citogenética e incluso se construyó una centrífuga para poder determinar el número de cromosomas de Elephantulus - una pequeña musaraña parecida a un ratón. Los científicos generalmente aprenden ciencia trabajando en los laboratorios de científicos. Pero este no era el estilo de Sydney: se enseñó ciencias por sí mismo. ¿Quién más podría enseñar a Sydney? Enseñarse por sí mismo la ciencia es un tema recurrente en la carrera de Sydney, como oirá más en un momento.

Para graduarse de la escuela de medicina, los estudiantes de Johannesburgo tenían que aprobar un examen en el que debían diagnosticar correctamente a un paciente enfermo desconocido. En el último año de su plan de estudios de seis años, Sydney fue enviado al lado de la cama de un hombre con cetoacidosis diabética y le dijeron que oliera el aliento del paciente. Cuando se le preguntó qué olía, respondió & # 8220McClain & # 8217s dentífrico! & # 8221 No pasó el examen y tuvo que esperar un año más para graduarse.

Este retraso funcionó en beneficio de Sydney de varias maneras: primero, solo tenía 20 años, que estaba por debajo de la edad legal para ejercer la medicina en Sudáfrica y segundo, el año adicional le dio la oportunidad de continuar sus experimentos citogenéticos y el tiempo libre para leer todos los libros y diarios de biología que pudiera ver. Se emocionó mucho con los artículos de Estados Unidos y Europa que describían cómo se podían usar los bacteriófagos para estudiar genes. Sydney sintió el surgimiento de un nuevo campo, que pronto se conocerá como biología molecular, que fue mucho más desafiante para él que practicar la medicina. Pero había un problema importante. La ciencia en Sudáfrica a principios de la década de 1950 era científicamente primitiva: no había programas de doctorado para que Sydney pudiera ingresar. Entonces, en 1952, dejó Johannesburgo para realizar un posgrado en bioquímica en Oxford.

El tiempo de Sydney no podría haber sido mejor. Llegó a Oxford unos meses después de que Jim Watson llegara a Cambridge. Según Watson, él y Sydney & # 8220 agregaron dosis muy necesarias de aire fresco genético al mundo biológico británico & # 8221. Cuando Sydney se enteró de la doble hélice, corrió a Cambridge para ver el modelo de ADN recién construido y conocer a la pareja. de los jóvenes genios que lo concibieron. En su primera reunión, Francis Crick quedó muy impresionado con la rápida mente analítica de Sydney, y se dispuso a reclutarlo para el Laboratorio MRC en Cambridge. Cuando Sydney se unió al personal de MRC varios años más tarde, no había espacio para su oficina, por lo que se mudó con Crick, un arreglo temporal que continuó durante los siguientes 20 años, en beneficio del mundo científico.

Entre 1954 y 1966, Sydney emergió como uno de los pocos héroes que presidieron la edad de oro de la biología molecular. Con Crick, Sydney dedujo la naturaleza triplete del código genético y acuñó el término codón. Por su cuenta, descubrió la naturaleza fundamental de las mutaciones, mostrando que los cambios de una sola base en el ADN conducen a proteínas alteradas o a la ausencia de proteínas, las llamadas mutaciones de cambio de marco, supresoras y sin sentido. Con François Jacob, concibió la idea del ARN mensajero, la transcripción que transmite la información genética en el ADN a la maquinaria sintetizadora de proteínas de la célula, y pasó a realizar ingeniosos experimentos para demostrar su existencia. El descubrimiento del ARN mensajero es una de las obras de detectives más emocionantes en la historia de la biología, que involucra una serie dramática de giros y vueltas. La acción comenzó en Oak Ridge, Tennessee se trasladó al Instituto Pasteur en París, luego a Sydney Brenner & # 8217s habitaciones en King & # 8217s College luego a una fiesta en Golden Helix, Francis Crick & # 8217s casa en Cambridge y luego a Matthew Meselson & # 8217s laboratorio en Caltech y culminó en un & # 8216eureka moment & # 8217 cuando Sydney y François Jacob se relajaban en la playa cerca de Los Ángeles. De la nada, Sydney saltó de la arena y le gritó a Jacob: & # 8220 ¡Es el magnesio! Es & # 8217s el magnesio. & # 8221 Para aquellos interesados ​​en la versión íntegra de este evento histórico, los remito a Horace Freeland Judson & # 8217s El octavo día de la creación y François Jacob & # 8217s La estatura interior. Por su trabajo pionero sobre el código genético y el descubrimiento del ARNm, Sydney recibió el Premio Lasker a la Investigación Básica en 1971.

A mediados de la década de 1960, Sydney tomó la atrevida decisión de lanzar un nuevo programa en biología del desarrollo diseñado para aprender cómo se desarrolla un animal multicelular a partir de un solo óvulo fertilizado. Su gran plan fue encontrar un animal en el que pudiera rastrear el nacimiento y la muerte de cada una de sus células. De manera típica brenneriana, Sydney leyó mucho, se enseñó zoología por sí mismo, intentó muchos experimentos piloto con una multitud de organismos diferentes y finalmente se decidió por un pequeño gusano redondo que vive en el suelo llamado Caenorhabditis elegans, o C. elegans para abreviar. Eligió este gusano en particular porque era pequeño, translúcido, anatómicamente simple y adecuado para microscopía electrónica. También fue fácil de cultivar en el laboratorio y manipular genéticamente. Se pueden cultivar hasta 100.000 gusanos en una sola placa de Petri del tamaño de un dólar de plata. Cada gusano padre da lugar a más de 250 descendientes con un tiempo de generación de solo 3,5 días, mucho más corto que el de la mosca de la fruta. El atractivo de C. elegans radica en su sencillez. En comparación con un ser humano típico que tiene más de un billón de células, C. elegans tiene solo 959 células en todo su cuerpo. Todavía, C. elegans tiene una variedad de tipos de células diferenciadas y hace todas las cosas básicas que hacen los animales: se mueve, come, defeca y tiene relaciones sexuales.

Una vez que Sydney se instaló C. elegans, se necesitaron unos 10 años para demostrar a otros científicos que surgiría una biología útil. En 1974, Sydney había logrado aislar y mapear la ubicación cromosómica de 300 mutaciones que alteraron el movimiento o la morfología del gusano. Todo este trabajo inicial fue realizado por el propio Sydney, pero pronto comenzó a atraer becarios postdoctorales de primer nivel de todo el mundo. El campo creció rápidamente, de un científico hace 30 años a más de 2000 en la actualidad, todos los cuales son descendientes de Sydney: sus estudiantes, sus estudiantes y estudiantes, e incluso sus tatarabuelos.

El desarrollo de C. elegans ha sido examinado en un grado incomparable por cualquier otro organismo multicelular. Desde 1974, más de 10,000 variantes genéticas de C. elegans se han producido en más de 100 laboratorios diferentes en todo el mundo. Es el único animal en el que se conoce el linaje completo y el destino de cada célula. C. elegans es el único animal en el que se ha cartografiado el diagrama de cableado tridimensional del sistema nervioso a nivel de microscopio electrónico.En 1998, se convirtió en el primer animal cuyo genoma fue secuenciado. C. elegans también ha demostrado ser una piedra de Rosetta médica, proporcionando pistas sobre el cáncer, la enfermedad de Alzheimer y la diabetes.

Sydney & # 8217s sueño para el Gran Esquema se ha hecho realidad. El gusano ha logrado su lugar en la historia, junto con la mosca de la fruta y el ratón, como uno de los tres modelos animales que están revelando los principios básicos de la vida multicelular.

Las habilidades de Sydney no se han limitado al laboratorio. Es un político tan astuto como un científico. Durante la histeria temprana de la controversia del ADN recombinante, Sydney & # 8217s fue la voz cuerda que tranquilizó a los políticos y científicos que estaban preocupados de que las bacterias transformadas genéticamente escaparan de los laboratorios y encontraran su camino hacia lugares públicos como Central Park. Sydney hizo la sugerencia crucial de utilizar cepas de bacterias debilitadas que no podrían sobrevivir fuera del laboratorio. Se convenció de que este enfoque funcionaría después de probarse bacterias genéticamente lisiadas. Bebió un cóctel lleno de bacterias discapacitadas y luego midió la cantidad que venía a través de sus intestinos. Ninguno sobrevivió. Ahora recuerde que en 1975 se prohibió la experimentación humana con ADN recombinante. Sydney obtuvo permiso para su experimento diciendo a las autoridades británicas que las bacterias debilitadas serían probadas en & # 8220un primate superior & # 8221 Ahora que & # 8217s osadía!

Sydney Brenner es un narrador infatigable que es legendario por su ingenio mordaz y su maravillosa impiedad. Cuando el Comité de Educación del Parlamento británico le preguntó cuántas matemáticas necesitan los estudiantes para aprender biología, Sydney respondió: & # 8220La capacidad de contar hasta 20 - eso & # 8217 todo - hay 4 bases y 20 aminoácidos. Puede que tengas que ir al 64 en algún momento. Hay 64 codones en el código genético. & # 8221 Sydney ha publicado recientemente una colección de sus opiniones humorísticas sobre la biología en un libro titulado & # 8220 Loose Ends, & # 8221 que recomiendo a todos. Está lleno de deliciosas anécdotas.

Después de 50 años en la ciencia, Sydney sigue siendo tan dinámica como siempre. Recientemente inventó una técnica ingeniosa para clonar ADN en la superficie de microperlas colocadas en un tubo de ensayo. Esto está muy lejos del método tradicional de clonación que implica el cultivo de bacterias en una incubadora. La idea básica es tomar una mezcla compleja de ADN, como todos los genes del cerebro, y cortarla en un millón de fragmentos diferentes. Luego, cada fragmento se copia 100.000 veces y se une a una sola microperla. El resultado es una biblioteca de 1 millón de microperlas, cada una de las cuales contiene 100.000 copias de una pieza única de ADN. Dado que la biblioteca completa de 1 millón de microperlas está contenida en un tubo de ensayo, se puede probar y secuenciar rápidamente. Y en la verdadera moda del siglo XXI, Sydney ha iniciado una empresa de biotecnología (Lynx Therapeutics, Inc.) para llevar su invento a las masas.

En los 20 años que Sydney compartió una oficina con Francis Crick, inventaron ingeniosos esquemas para explicar el funcionamiento de la naturaleza. Algunos de sus esquemas eran más racionales que el esquema real que eligió Dios. La lección para llevar a casa es clara: si Sydney hubiera compartido una oficina con Dios durante la Creación, el Universo sería un lugar mucho más racional.


Ver el vídeo: DNA transcription; RNA translation or protein synthesis; explained (Febrero 2023).