LAS SONDAS DE ACIDOS NUCLEICOS

Una nueva herramienta para el diagnóstico y la investigación.

Las sondas de ácido nucleico son nuevas y poderosas herramientas aportadas por la biotecnología que se emplean tanto en la investigación básica como para diagnosticar enfermedades, por ejemplo, ciertas patologías hereditarias. La posibilidad de utilizarlas con el fin de detectar diversos agentes patógenos, sea en el ser humano, en plantas o animales, ya ha tenido importantes repercusiones económicas. Baste citar su uso para controlar plagas agrícolas y para seleccionar semillas sanas, libres de viroides o virus.

Rodolfo Wettstein
División de Biología Molecular, Instituto de Investigaciones Biológicas "Clemente Estable", Uruguay.

Las biotecnologías han comenzado a modificar sustancialmente varias de nuestras técnicas de producción. También nuestra calidad de vida. El campo del diagnóstico es uno de los que han sufrido significativas transformaciones por obra de las nuevas y muy poderosas herramientas que le han proporcionado, precisamente, las biotecnologías. Entre esas herramientas se encuentran las sondas de ácidos nucleicos, tema del presente trabajo.

Las sondas de ácidos nucleicos son fragmentos de ácido desoxirribonucleico (ADN) o de ácido ribonucleico (ARN) marcados con algún elemento que les permite revelar, mediante una señal, su presencia. Estos fragmentos pueden cumplir su tarea como sondas debido a que tienen la capacidad de unirse a fragmentos complementarios eventualmente presentes en la muestra que se desea analizar. La descripción de la estructura de los ácidos nucleicos nos llevará a comprender hasta qué punto es inherente a ellos el unirse a un complemento.

Los ácidos nucleicos, encargados de codificar y transmitir la información genética, están constituidos por cadenas de nucleótidos, cada uno de los cuales consta de un fosfato (P), un azúcar (S), que puede ser desoxirribosa o ribosa, y una de cinco posibles bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T) -uracilo (U) en el caso del ARN-, citosina (C) o guanina (G). Estas bases son complementarias (A se une siempre con T en el ADN y con U en el ARN y C siempre con G) y, por lo tanto, una determinada secuencia sólo será reconocida por otra complementaria. En el caso del ADN, como puede verse en la figura 1, se forma una doble cadena helicoidal, suerte de escalera donde cada escalón está constituido por dos bases, por supuesto complementarias, unidas mediante puentes de hidrógeno. Al separarse las cadenas, cada una de ellas podrá reproducir, en base a la complementariedad, la doble cadena original siempre que se disponga de los fosfatos, azúcares y bases nitrogenadas necesarias. (Obviamente, las cadenas deberán ser separadas cuando se desee utilizar el ADN como sonda capaz de encontrar un fragmento complementario y se procederá de manera análoga, como luego veremos, con la muestra que se ha de analizar. Algunas sondas, producidas en vectores como el fago M13, son originalmente monocatenarias.) Cabe señalar, por último, que las secuencias resultantes de las posibles combinacines de bases son tantas que el reconocimiento por complementariedad resulta altamente específico.

Fig. 1. Estructura del ácido desoxirribonucleico (ADN) cuya forma es de escalera helicoidal. Los "largueros" están constituidos por un azúcar, la ribosa (S) y el fosfato (P). Los escalones están formados por pares de bases nitrogenadas complementarias: adenina, timina, guanina y citosina (A, T, G y C). A la derecha, detalle de las fórmulas de las bases nitrogenadas.

El uso de las sondas se basa en el descubrimiento, realizado en la década del 60, de que es posible hibridar ácidos nucleicos en función de la complementariedad de sus secuenciasde nucleótidos (véase la figura 2). Puestas en contacto dos soluciones de ácidos nucleicos (una que se desea analizar y otra, cuya composición es conocida por los investigadores, que actúa como sonda), se realizará un reconocimiento muy específico de secuencias complementarias eventualmente presentes en la solución que se analiza: las sondas reconocerán, si las hubiera, las secuencias complementarias que se desea identificar, se unirán a ellas y revelarán su presencia mediante la marca de la que son portadoras.

Fig. 2. Proceso de hibridación de los ácidos nucleicos. La doble cadena del ADN ha sido abierta (desnaturalizada) y la sonda (en negro) se va uniendo por reconocimiento de las bases complementarias.