¿Qué es un oligonucleótido?
Un oligonucleótido es una cadena corta de moléculas de ADN o ARN que tiene muchos usos en biología molecular y medicina. Se utiliza como sonda para detectar enfermedades, infecciones virales e identificar genes en experimentos de biología molecular. También se usa como cebador en un tipo de secuenciación de ADN.
Para comprender un oligonucleótido, ayuda a comprender la estructura del ADN. Las moléculas de ADN son bobinas muy largas de dos cadenas, hechas de cuatro unidades de base de nucleótidos diferentes, dispuestas en diferentes órdenes. Cada unidad tiene una base complementaria que unirá, por lo que cada cadena tiene un conjunto opuesto de bases que la unen. Estas bases pueden formar una gran variedad de combinaciones diferentes, y es la combinación de bases lo que da el código genético. El ADN se transcribe para producir ARN mensajero (ARNm), que luego se traduce para producir proteínas.
Los oligonucleótidos se identifican por su longitud de cadena. Por ejemplo, un oligonucleótido que tiene diez bases de nucleótidos de largo se llamaría diez mer . Generalmente se sintetizan químicamente, y el tipo de síntesis limita la longitud de la cadena a menos de 60 bases de largo.
En un tipo de secuenciación de ADN conocida como secuenciación didesoxi , los oligonucleótidos se usan como un cebador, de modo que la enzima que produce el ADN tendrá una plantilla para trabajar. Se usa ADN monocatenario y se sintetiza un oligonucleótido que es complementario a la cadena de ADN usando una máquina automatizada. La ADN polimerasa que sintetiza el ADN continúa añadiéndose al cebador y sintetiza la cadena opuesta de ADN a partir de él. Esta reacción produce ADN bicatenario.
Un uso más reciente de oligonucleótidos como cebadores es en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) que se usa para amplificar pequeños fragmentos de ADN. Esta técnica tiene usos altamente prácticos, como en medicina forense y pruebas de paternidad. También ha revolucionado la investigación en medicina y ciencias biológicas, ya que a menudo se usa en experimentos de ingeniería genética.
Con frecuencia se usa una serie de sondas de oligonucleótidos para aislar genes de una biblioteca de genes o ADN complementarios (ADNc). Las bibliotecas de ADNc consisten en ADN bicatenario, en el que una cadena se deriva de una cadena de ARNm y la otra es complementaria a ella. Dichas bibliotecas tienen la ventaja de que no tienen las brechas que se encuentran con frecuencia en los genes de organismos superiores.
La estructura de los genes de muchos organismos es conocida, debido a los proyectos de secuenciación, y está a disposición del público. Si se quiere clonar un gen de otro organismo, se puede ver lo que se sabe sobre el gen en otros organismos y diseñar sondas basadas en áreas comunes en esas secuencias. Luego, los investigadores tienen una serie de sondas de oligonucleótidos sintetizadas que tienen en cuenta las posibles variaciones en el área común. Examinan la biblioteca con esas sondas y buscan oligonucleótidos que se unen. Muchos genes han sido identificados de esta manera.
Un oligonucleótido antisentido contiene una sola cadena de ARN o ADN que es el complemento de una secuencia de interés. Una vez que se ha clonado un gen particular que codifica una proteína, el ARN antisentido se usa con frecuencia para bloquear su expresión uniéndose al ARNm que lo sintetizaría. Esto permite a los investigadores determinar los efectos sobre el organismo, cuando no produce esa proteína. Los oligonucleótidos antisentido también se están desarrollando como nuevos tipos de fármacos para bloquear los ARN tóxicos.
Los chips de microarrays han sido otra área en la que los oligonucleótidos han sido de gran utilidad. Estos son portaobjetos de vidrio, o alguna otra matriz, que tienen manchas que contienen miles de sondas de ADN diferentes, en este caso hechas de oligonucleótidos. Son una forma muy eficiente de evaluar los cambios en varios genes diferentes a la vez. El ADN está unido a un compuesto que cambia de color, o fluoresce, si el ADN complementario se une a él, por lo que las manchas cambian de color si hay una reacción con el ADN de prueba.
Algunas de las cosas para las que se utilizan los microarrays de oligonucleótidos incluyen la detección de enfermedades genéticas. Por ejemplo, hay pequeñas sondas que representan la actividad de los genes involucrados en el cáncer de mama, BRCA1 y BRCA2 . Es posible averiguar si una mujer tiene una mutación en uno de estos genes y analizarla más a fondo para ver si tiene predisposición al cáncer de seno.
Hay un microarray llamado ViroChip que tiene sondas para aproximadamente 20,000 genes de varios virus patógenos que han sido secuenciados. Las secreciones corporales, como la flema, se pueden analizar con el chip, que a menudo puede identificar con qué tipo de virus está infectada una persona. Identificar infecciones virales puede ser bastante difícil, ya que los síntomas a menudo son similares con diferentes tipos de virus.