1965, Thomas D. Brock y su señora M. Louise Brock, un matrimonio de biólogos tienen la tonta idea de buscar vida en unas muestras que tomaron en Emerald Pool (Yellowstone), un lago caliente, ácido y azufrado como el agua del infierno.
Se suponía que eso no podía albergar vida, pero encontraron una sopa llena de microorganismos, entre ellos Sulfolobus acidocalcarius y Thermophilus aquaticus (dos buenos amigos de la vida extrema), aquel día empezaron a fraguarse, desde el calor de la madre Gea, las Alas de una nueva ciencia. Aquellos micoorganismos, que vivían a temperaturas que rondan los 80 grados y sazonados con elevadas concentraciones de ácido y azufre (como se puede ver por el color amarillito del borde del laguito), nos trajeron, desde el calor de las entrañas de la tierra, las herramientas que nos permitirían empezar a entender el idioma de la vida. Fue Kary Mullis, casi 20 años después, quien se dio cuenta de que vida tan extrema debía estar sustentada por maquinaria extrema: sus enzimas eran capazes de trabajar a temperaturas imposibles... nacía la madre de todas lás tecnicas de la nueva genética: La Rección en Cadena de la Polimerasa, archiconocida como PCR:
Y básicamante, hacer andar a eso dentro de un bote para reproducir ADN, en su momento era imposible, ahora es poco efectivo.
Esta era la solución:
Las Polimerasas pueden trabajar solas, lo unico que necesitan es tener el ADN separadito en dos cadenas y un sitio donde poner la primera piedra (el cebador de ADN, en la primera imagen rojo ). Por su parte, las cadenas de ADN desnaturalizado son capaces, por sí solas, de volver a aparearse con sus cadenas complementarias (entre ellas las de cebador) por simple reconocimiento químico. Bueno, ¿y qué tiene que ver esto con los bichillos que encontraron los Brock? Pues que para desnaturalizar el ADN y mantenerlo abierto lo único que hace falta es darle calorcito (70-100°C) y para re-naturalizarlo quitarle calorcito. Este ciclo de calor detruye o mata cualquier polimerasa (o proteína) de cualquier organismo que viva una cómoda vida a temperatura de superficie, pero no a las polimeraras (Taq) de estos termófilos venidos del infierno, que llevan los 90°C como tu los 20°C.
En resumen:
Un ciclo: (1) 95°C-> ADN desnaturalizado, (2) 50°C ->alineamiento con un cebador, una secuencia de ADN con la que tú eliges el punto de partida, (3) 72°C->; Taq Polimerasa copia el ADN a razón de 1000 pares de bases por minuto aprox. Y vuelta a empezar...
Hasta que finalmente...dado que toda la vida conocida tiene un origen común, y funciona en su base de la misma manera, una DNA polimerasa de un organismo arcaico que vive codeándose con el demonio, es capaz de amplificar tu propio ADN metido en un bote.
Ah...todos quietos... se me olvidaba... si la PCR era la madre de la nueva genética, ¿quién era el padre?, pues los enzimas de restrictión. Fue Jindedós (HindII), el hermano mayor de nuesto "querido" Jindetrés (HindIII), el primero en ser aislado en la década de los 70... pero eso ya es otra historia...
Se suponía que eso no podía albergar vida, pero encontraron una sopa llena de microorganismos, entre ellos Sulfolobus acidocalcarius y Thermophilus aquaticus (dos buenos amigos de la vida extrema), aquel día empezaron a fraguarse, desde el calor de la madre Gea, las Alas de una nueva ciencia. Aquellos micoorganismos, que vivían a temperaturas que rondan los 80 grados y sazonados con elevadas concentraciones de ácido y azufre (como se puede ver por el color amarillito del borde del laguito), nos trajeron, desde el calor de las entrañas de la tierra, las herramientas que nos permitirían empezar a entender el idioma de la vida. Fue Kary Mullis, casi 20 años después, quien se dio cuenta de que vida tan extrema debía estar sustentada por maquinaria extrema: sus enzimas eran capazes de trabajar a temperaturas imposibles... nacía la madre de todas lás tecnicas de la nueva genética: La Rección en Cadena de la Polimerasa, archiconocida como PCR:
Esquema de la PCR, Fuente Wikipedia, estupendo para entrar en pormenores.
Este era y es el punto: El ADN tiene 2 hebras. (1) Para copiar el ADN las dos hebras deben separarse (la desnaturalización), y luego, (2)(3) ser copiadas por una proteína Polimerasa. En conciciones normales (0-40°C aprox), es decir las nuestras, las células también replican el ADN. Para ello lo tienen que abrir, ¿y cómo lo abren? pues con unas Patas de cabra moleculares denominadas Helicasas.
Pata de cabra molecular en amarillo.
El problema es que estas helicasas trabajan conjuntamante con otro camión de proteínas en lo que se denomina: Horquilla de replicación, que es en realidad una superestructura de proteínas, incluida la Polimerasa, que se monta sobre el ADN para poder replicarlo. Esta estructura es muy complicada, vean este estupendo video bastante simplificado:
Y básicamante, hacer andar a eso dentro de un bote para reproducir ADN, en su momento era imposible, ahora es poco efectivo.
Esta era la solución:
Las Polimerasas pueden trabajar solas, lo unico que necesitan es tener el ADN separadito en dos cadenas y un sitio donde poner la primera piedra (el cebador de ADN, en la primera imagen rojo ). Por su parte, las cadenas de ADN desnaturalizado son capaces, por sí solas, de volver a aparearse con sus cadenas complementarias (entre ellas las de cebador) por simple reconocimiento químico. Bueno, ¿y qué tiene que ver esto con los bichillos que encontraron los Brock? Pues que para desnaturalizar el ADN y mantenerlo abierto lo único que hace falta es darle calorcito (70-100°C) y para re-naturalizarlo quitarle calorcito. Este ciclo de calor detruye o mata cualquier polimerasa (o proteína) de cualquier organismo que viva una cómoda vida a temperatura de superficie, pero no a las polimeraras (Taq) de estos termófilos venidos del infierno, que llevan los 90°C como tu los 20°C.
En resumen:
Un ciclo: (1) 95°C-> ADN desnaturalizado, (2) 50°C ->alineamiento con un cebador, una secuencia de ADN con la que tú eliges el punto de partida, (3) 72°C->; Taq Polimerasa copia el ADN a razón de 1000 pares de bases por minuto aprox. Y vuelta a empezar...
Hasta que finalmente...dado que toda la vida conocida tiene un origen común, y funciona en su base de la misma manera, una DNA polimerasa de un organismo arcaico que vive codeándose con el demonio, es capaz de amplificar tu propio ADN metido en un bote.
Ah...todos quietos... se me olvidaba... si la PCR era la madre de la nueva genética, ¿quién era el padre?, pues los enzimas de restrictión. Fue Jindedós (HindII), el hermano mayor de nuesto "querido" Jindetrés (HindIII), el primero en ser aislado en la década de los 70... pero eso ya es otra historia...
Baste con recordar que padre y madre nos dieron las alas
para llegar a entender cómo funciona la vida
para llegar a entender cómo funciona la vida
Ay, es que las historias de nuestros queridos enzimas son tan entrañables... ¡casi se diría que has creado una precuela, con lo de moda que están!
ResponderEliminarLa parte fea, y debo decirlo... es que sí, muy genial la técnica y todo eso, pero Pablunchu y yo llevamos más de un mes con unas malditas PCRs atascadas, que ni Taq ni Toq ni su madre... menos mal que ahora ya parece que las tenemos a puntito. Pero vamos, que la cosa tiene su intríngulis.
Buena, cortita, pero muy aclaradora entrada. Me ha gustado mucho el símil del padre y la madre para hablar de la PCR y las enzimas de restricción.
ResponderEliminarLa etiqueta dice reflexiones absurdas, pero de absurdas nada. Mullis tubo un ojo muy bueno al darse cuenta del potencial de la maquinaria de estos bichos del diablo. Nos han facilitado y casi alargado la vida como científicos (porque lo que se hace con PCR en unas horas, antes costaba días y semanas).
Tranquilo Dr. Litos, todos tenemos problema con la técnica, en mi caso temperaturas de alineamiento que no se dejaban querer.
Fascinante de verdad. Muy bueno. Creo que todos somos hijos de bichitos de vida extrema y nietos de polvo de estrellas. Lo siento mucho, pero cuando has nombrado dos buenos amigos de la vida extrema, salidos del parque de Yellowstone, no pude dejar de pensar en el oso Yogui y Bubú, robando cestas de merienda a los campestres, jaja.
ResponderEliminarDr. Litos... todos sabemos que la teoría, queda pronto aplastada bajo los escombros de la realidad, esto se aplica también a la PCR. Oskar HR, yo diría que Mullis tubo un ojo del demonio, pero cuidado, que al principio, no había termocicladores eléctricos, pero sí becarios sodomizados, la peña se pasaba días enteros con el crono en la mano pasando los tubitos de un baño caliente, a otro templado y adicionando Taq en cada pocos ciclos por que era termoestable pero la purificación era una mierda y no tenia mucha actividad... lo dicho, "no es tan fiero el león como el lo pintan..."
ResponderEliminarFer, no se yo si esos dos tenían una vida muy extrema... Lo que si estaban es extremadamente cebaos tanto zampar...y encima incitando al delito a los menores... Vaya tela!
Querido Bachsinger tu serie de vida extrema me está gustando mucho. Muy didáctica para explicar a los profanos en que consiste esta ténica.La verdad es que no somos conscientes muchas veces de como nos ha cambiado la vida en el laboratorio el uso dela PCR, que a todos nos haya dado muchos dolores de cabeza en ocasiones. Aunque si uno piensa en todo lo que ha de salir correcto, lo curioso es que consigamos reacciones. Aún me acuerdo de aquella PCR tuya en que cambiaste absolutamente todos los parámetros de una manera azarosa y si cabe, absurda y te salió.una vez, aunque nunca mais. Yo, aunque no te lo creas, no he conocido la época de ir cambiando de baños las muestras...pero sí la tener que poner una gotita de aceite en la superficie del tubo para mantener bien las temperaturas y evitar evaporación. Por cierto, comparar una helicasa a una pata de cabra molecular, sólo podía venir de tu faceta bimodal MacGyver-motera.
ResponderEliminarFairygu...no me puedo creer que no llegases a concocer las PCRs hechas a mano y baño...
ResponderEliminarYa sabes que tú para mi eres el oráculo de la clonación y la manipulación genética, el que todo lo sabe porque a visto todas las edades de la ciencia media.
Además te tengo que decir que esa PCR de la que hablas salió de una secuencia de errores de novato cuando no lo era tanto, que solo repetidos propiamente hicieron posible una segunda aplificación y la consecuente clonación... moraleja, aunque la cagues, dejalo apuntao o ten memoria de elefante.
Y coñe, no me digas esos piropos que me pongo colorao...