¿Cómo se utilizan los plásmidos en la ingeniería genética?

Los plásmidos son un tipo de moléculas extracromosómicas de ADN circular que se encuentran en las bacterias y en varios tipos de eucariotas. Son un tipo de moléculas autorreplicativas dentro de una célula y son independientes del ADN genómico. Por lo tanto, se pueden usar como portadores de fragmentos de ADN extraños en varios tipos de células en ingeniería genética. La técnica de biología molecular involucrada aquí es la clonación. La ingeniería genética crea organismos con características novedosas. Estos nuevos organismos son conocidos como organismos modificados genéticamente (OGM). Este artículo se centra en el proceso de ingeniería genética, que describe el uso de plásmidos en la creación de nuevos organismos mediante la alteración de los genomas..

Áreas clave cubiertas

1. ¿Qué son los plásmidos?
      - Definición, características
2. ¿Cómo se utilizan los plásmidos en la ingeniería genética?
     - Proceso de Clonación Molecular

Términos clave: clonación, ADN, ingeniería genética, organismos modificados genéticamente (OMG), plásmidos

¿Qué son los plásmidos?

Los plásmidos son pequeñas moléculas de ADN circular que se encuentran principalmente en las bacterias. Son elementos de ADN extracromosómicos, capaces de replicarse independientemente del genoma bacteriano. Los genes codificados en plásmidos ayudan a las bacterias a sobrevivir en condiciones de estrés. Varias o muchas copias de plásmidos pueden ocurrir naturalmente dentro de una célula bacteriana. Los plásmidos se pueden usar como vectores que transportan moléculas de ADN extrañas en células tanto eucariotas como procariotas. Las características que ayudan a los plásmidos para ser utilizados como vectores se describen a continuación..

Características de los plásmidos

1. Los plásmidos se pueden aislar fácilmente de las células bacterianas.
2. Son auto-replicativas dentro de las células..
3. Están compuestos de sitios de restricción únicos para una o más enzimas de restricción.
4. La inserción de un fragmento de ADN extraño puede no alterar las propiedades de replicación de los plásmidos.
5. Los plásmidos se pueden transformar secuencialmente en diferentes tipos de células y los transformantes se pueden seleccionar según las propiedades de resistencia a los antibióticos de los plásmidos transformados.

Figura 1: Plásmidos

¿Cómo se utilizan los plásmidos en la ingeniería genética?

La ingeniería genética es la modificación del ADN para producir nuevos tipos de organismos mediante la inserción o eliminación de genes. La introducción de genes puede hacerse mediante vectores como los plásmidos. Los principales pasos de la ingeniería genética se dan a continuación..

1. Amplificación por PCR de la secuencia de ADN diana.
2. Digestión de fragmentos de ADN y plásmidos por la misma enzima de restricción.
3. Ligación de plásmidos y fragmentos de ADN extraños, produciendo moléculas de ADN recombinante.
4. Transformación de las moléculas de ADN recombinante en un tipo deseado de células.
5. Selección de células transformadas..

Los vectores más comunes utilizados en la clonación se aíslan de E. coli. Cada plásmido contiene tres regiones funcionales: el origen de la replicación, un gen responsable de la resistencia a los antibióticos y el sitio de reconocimiento de restricción para la inserción de un gen extraño. Se usa una enzima de restricción particular para cortar tanto el plásmido como el fragmento de ADN extraño. Durante la digestión de restricción, el plásmido circular se vuelve lineal y durante la ligadura, el fragmento de ADN extraño se puede insertar en los dos extremos, haciendo que el plásmido vuelva a ser circular. El plásmido recombinante se transforma en una célula receptiva que puede ser una célula de bacteria, levadura, planta o animal. La producción de un gran número de moléculas de ADN recombinante dentro de la célula receptiva se conoce como clonación. Las células transformadas pueden identificarse por la resistencia a los antibióticos del plásmido. Sin embargo, el transformante puede contener el plásmido mutuo o el plásmido recombinante. Ambos tipos de plásmidos muestran resistencia a los antibióticos. Por lo tanto, otro gen tal como LacZ es necesario para identificar los transformantes con plásmidos recombinantes. Los transformantes con los plásmidos recombinantes se llaman los OGM.

El proceso detallado de clonación molecular se muestra en Figura 2.

Figura 2: Clonación molecular

Conclusión

Los plásmidos son moléculas de ADN circular que ocurren naturalmente en las bacterias. Contienen genes principalmente para resistencia a antibióticos. Los plásmidos se utilizan en ingeniería genética para transferir material genético extraño a diferentes tipos de células. El fragmento de ADN extraño se inserta en el plásmido y la molécula de ADN recombinante se transforma en la célula receptora. Las células transformadas se seleccionan por la resistencia a los antibióticos del plásmido usado..  

Referencia:

1. Lodish, Harvey. "La clonación de ADN con vectores de plásmidos". Biología celular molecular. 4a edicion., Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU., 1 de enero de 1970, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21498/.

Imagen de cortesía:

1. "Plásmido (inglés)" Por usuario: Spaully en wikipedia en inglés - Trabajo propio (CC BY-SA 2.5) a través de Commons Wikimedia
2. "Figura 17 01 06" Por CNX OpenStax - (CC BY 4.0) a través de Commons Wikimedia