SECUENCIACIÓN DE ADN. DESCUBRIMIENTO Y MÉTODOS.

Los esfuerzos inicales para poder secuenciar los ácidos nucleicos y conocer su composición nucleotídica dieron muy pocos resultados, ya que presentaban algunos inconvenienes; era muy caro y tedioso secuenciar incluso fragmentos muy pequeños, de unos 5-10 nucleótidos. 

Pero todo esto cambia a partir del año 1970, ya que se desarrollan dos métodos, que facilitan el camino hacia el gran objetivo impuesto de conocer la secuencia de nucleótidos que compone el ADN.

- El primero de dichos métodos se desarrolla en 1977, conocido como el método químico de Maxam y Gilbert, en honor a los investigadores que lo desarrollaron.

Walter Gilbert nació en 1932, en Boston. Se graduó en Física por la Universidad de Harvard en 1953. Realizó sus estudios de doctorado en Matemáticas en la Universidad de Cambridge en 1957. Regresó a Harvard como profesor de física en 1959,  pero su campo de estudio fue variando y en 1968, fue nombrado profesor asociado de Bioquímica. Fue durante la década de los 60, cuando Gilbert logra demostrar la hipótesis de Monod y Jacob, mediante una serie de ensayos llevados a cabo en E.coli, evidenciando que la regulación de los procesos transcripcionales es controlada por la interacción de proteínas represoras con secuencias de ADN específicas.

Unos años más tarde, junto con un estudiante que trabajaba en su laboratorio, Allan Maxam, desarrolla un método de secuenciación químico, el cual puede describirse en 3 etapas:

      - marcaje radiactivo del ADN- por acción de una polinucleótido quinasa en los extremos del fragmento de ADN.

      - hidrólisis química selectiva- se divide la muestra de ADN en cuatro alícuotas y se fragmenta el ADN mediante el uso de reactivos químicos en cuatro reacciones químicas distintas.

      - análisis de los productos- los fragmentos de ADN generados en el paso anterior son separados en función de su tamaño, mediante una electroforesis.

En 1980, Gilbert, junto a Paul Berg y Frederick Sanger, obtuvo en Premio Nobel de Química por el desarrollo de los métodos de secuenciación del ADN.

A lo largo de su carrera científica, Gilbert ha fundado varias compañías biotecnológicas y ha participado en el Proyecto Genoma Humano, que permitió secuenciar la mayor parte del genoma.

- El segundo de dichos métodos fue desarrollado también el mismo año que el anterior, en 1977. Frederick Sanger nació en Rendcombe (Inglaterra) en 1971. Estudió en la escuela Bryanston y más tarde obtuvo el título de Bachiller en St. Jhon's College de Cambridge. Trabajó en el departamento de investigaciones desde 1939, hasta doctorarse en bioquímica en 1943. En un principio, Sanger se dedicó al estudio de las proteínas, centrándose en determinar la estructura de la molécula, adoptando métodos de investigación que posteriormente fueron copiados por laboratorios de todo el mundo. En 1955, consiguió por fin su objetivo, lo que abrió el camino hacia la comprensión de la estructura general de la proteína y su sínteis y la de otras, que podían ser usadas para el tratamiento de distintas enfermedades. En 1958, Sanger fue galardonado con el Premio Nobel de Química.

En 1962 se traslada al British Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology, donde se fija como objetivo, idear un método que le permita determinar la secuencia de los nucleótidos en el ADN, lo cual consiguió en 1977. El método empleado, conocido como método enzimático, se basa en la interrupción prematura de la síntesis de ADN, mediante la inclusión de dideoxinucleósidos trifosfato marcados con fluorocromos, que no contienen el grupo -OH en el carbono 3' de la desoxirribosa y por tanto, impiden la elongación de la cadena, interrumpiendo la síntesis llevada a cabo por la ADN polimerasa. De esta manera, se generan una serie de moléculas de ADN, en las que cada una termina en un dideoxinucleótido específico. Estos fragmentos de ADN serán posteriormente separados, en función de su tamaño mediante electroforesis en gel de agarosa.

Esta técnica de secuenciación permitió el análisis a gran escala de fragmentos de ADN de gran tamaño, lo que entre otras cosas, permitió la realización del Proyecto Genoma Humano.

Sanger en 1980, junto con Gilbert y Berg, fue galardonado con el Nobel de Química, convirtiéndose en la 4ª persona en la historia de los Nobel en ser premiada dos veces con tan honorífico galardón.

En 1983 Sanger se retiró del British Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology y murió en Cambridge, el 19 de Noviembre del 2013.

En los últimos años, se han desarrollado nuevos métodos que permiten secuenciar el ADN de forma más rápida y con menor coste. Todos estos nuevos métodos se agrupan bajo el término de "Secuenciación de Nueva Generación" y todas ellas se basan en el método de Sanger, pero han permitido reducir el coste del proceso y aumentar la velocidad del método, optimizando de forma muy notable el proceso.

La determinación de las secuencias de nucleótidos que conforman los genes, ha permitido estudiar no sólo la estructura de sus productos proteicos, sino también las características de las secuencias que regulan la expresión de los mismos, además de descubrir la causa de numerosas enfermedades e incluso, definir tratamientos individualizados en función de la composición genética de los pacientes.

BIBLIOGRAFÍA:

- Geoffrey M. Cooper & Robert E. Hausman. Boston University. La Célula (6ª Edición, 2011). Editorial Marbán
- Ángel Herráez. Biología Molecular e Ingeniería Genética. (2ª Edición, 2012). Editorial Elsevier.