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Genómica funcional y estructural (arrays y chips) |
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La genómica es la ciencia que estudia el genoma de un organismo y el papel
que juegan en él los genes que lo componen, desde un punto de vista estructural
y funcional. Por tal motivo, esta ciencia se divide en dos categorías: Genómica
Estructural y Funcional.
Esta rama de la Genómica centra sus esfuerzos en caracterizar los aspectos
físicos del genoma con el fin de elaborar mapas genómicos de los datos obtenidos
en la secuenciación de DNA a gran escala. En síntesis, la Genómica Estructural
identifica, aísla, sitúa y caracteriza el conjunto de genes al que llamamos
Genoma. Esta información es la base para:
- Desarrollar tests diagnósticos para plantas, animales y humanos.
- Encontrar marcadores genéticos para crear nuevas variedades vegetales.
- Descubrir microorganismos que intervengan en los procesos de manufacturación
industrial y procesamiento de alimentos.
- Identificar la predisposición genética de los hombres a ciertas patologías.
- Detectar microorganismos que contaminan alimentos o transfusiones de sangre.
- Identificar mutantes de HIV y otros patógenos resistentes a fármacos.
- Desarrollar nuevas terapias génicas.
Por su parte la Genómica funcional se ocupa de describir la función biológica
de los genes mediante el conocimiento de su actividad en:
- Los rasgos que determinan.
- La regulación a la que se ven sometidos.
- La interacción con otros genes.
- La identificación de un patrón de comportamiento en un gen, dependiendo
de las condiciones que le circundan.
- La actividad que desarrolla el gen cuando está alterado en relación a su
actividad normal.
La Genómica Funcional, tradicionalmente, ha asociado rasgos o características
visibles (fenotipo) con el gen o los genes que los producían (genotipo). Los
avances en los procesos biotecnológicos han permitido determinar qué genes están
implicados, la naturaleza de la interacción y el tiempo en la asociación gen-rasgo.
Cada célula del organismo tiene el mismo material genético durante toda su vida.
Sin embargo, la expresión del gen (su actividad) varía de unas células a otras,
de unos estadios de desarrollo a otros, en procesos normales o patológicos y
en función de las condiciones ambientales. Sólo entendiendo los pormenores de
la expresión génica entenderemos los procesos biológicos moleculares en los
que intervienen los genes. Para ayudarnos con este propósito, la técnica de
los chips de DNA (Microarray) permite el análisis de muchos genes, bajo diferentes
condiciones experimentales, en un solo experimento. Además, un rasgo puede venir
determinado por un gen o varios genes pueden determinar un solo rasgo. Si alteramos
esos genes, se reflejará en la característica que expresan. Esta teoría ayuda
a caracterizar la función de los genes.
* Microarrays: Es la herramienta que está revolucionando el análisis genético
al poder estudiar un número elevado de genes en un solo experimento. Básicamente,
consta de un soporte sólido, cristal, al que se le adhiere muestras biológicas
de naturaleza conocida y marcadas con una sustancia fluorescente. Cuando
se le añade la muestra problema, se unirá (hibridará) al material genético
homólogo. Tras lavar el chip para eliminar el material sobrante que no se
ha unido, se introduce el porta en un escáner con el que le aplicaremos
radiación para excitar al fluoróforo. El resultado son imágenes con puntos
rojos si hay hibridación, si el gen de la muestra problema se expresa (presenta
actividad), o verde, si no la hay.
Los chips pueden tener en su superficie DNA o proteínas y se usan para:
- Detectar mutaciones en genes que causan enfermedades.
- Monitorizar la actividad de un gen.
- Identificar genes con interesantes fines agrícolas.
- Mejorar la selección de microorganismos usados en biorremediación.
Estudiar la función de un gen implica estudiar, en suma, las proteínas a las
que da lugar. Los chips de proteínas se usan para:
- Descubrir biomarcadores de proteínas que indiquen estados patológicos.
- Evaluar la eficacia y la toxicidad de fármacos antes de los ensayos clínicos.
- Determinar la producción de proteínas entre las células, en función de
su estado de desarrollo y de su estado patológico o normal.
- Estudiar la relación entre la estructura de la proteína y su función.
- Ensayar diferentes expresiones de proteínas para identificar nuevos fármacos.
- Evaluar las interacciones entre proteínas y otras moléculas.
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