¿Cómo estudiar la expresión de diversos genes?

Si visitamos un laboratorio de biología molecular, probablemente encontraremos una cuba con un gel al cual se le aplica una corriente eléctrica. Este método, llamado electroforesis en gel, es muy usado para separar moléculas de diversos tamaños y es la base de las técnicas que describiremos para identificar ADN, ARN, y proteínas. En los párrafos siguientes describiremos entonces la electroforesis para poder comprender luego cómo funcionan las demás técnicas.

Separación de ácidos nucleicos y proteínas. Electroforesis en gel

La electroforesis en gel es uno de los métodos más utilizados en los laboratorios para separar ácidos nucleicos o proteínas, de acuerdo con su tamaño. Esto se logra por la diferencia de desplazamiento de las moléculas a lo largo de un gel sometido a un campo eléctrico. La carga eléctrica sirve como fuerza impulsora que atrae las moléculas cargadas negativamente hacia el otro extremo del gel que posee carga positiva. Existen distintos tipos de gel; comúnmente se utiliza agarosa o poliacrilamida.

La velocidad de desplazamiento de las moléculas es inversamente proporcional a su tamaño. En los ácidos nucleicos la carga está dada por los nucleótidos, por lo que el tiempo que tardará la molécula en atravesar el gel será directamente proporcional al número de nucleótidos que tenga, es decir a su tamaño. De esta manera, para un tiempo determinado, las moléculas más grandes quedarán más retrasadas en el gel que las moléculas más pequeñas.

La separación de proteínas es un poco mas complicada, ya que éstas poseen una estructura tridimensional compleja y compacta, además de una carga neta que depende de la identidad de los aminoácidos que la componen. Esto hace más difícil separarlas sólo por su tamaño y por eso se emplea una versión modificada conocida como electroforesis en gel de poliacrilamida. Las proteínas forman bandas de acuerdo con su tamaño; si se corre una muestra con proteínas de tamaño conocido se puede determinar el tamaño de la proteína estudiada por la distancia recorrida en el gel. Las proteínas más grandes quedarán arriba y las más chicas quedan abajo (y las de tamaño medio quedarán entre las demás). Además, el grosor de la banda obtenida dependerá de la cantidad de proteína que se haya sembrado; cuanto mayor sea la cantidad de proteínas, más gruesa será la banda.

Figura 1. Electroforesis en gel. Se siembra la muestra (ADN, ARN o proteínas) en un gel que es sometido a una corriente eléctrica. Las moléculas se mueven a través del gel impulsadas por dicha corriente. Esta técnica permite separar moléculas de acuerdo a su tamaño y carga ya que las más pequeñas (o aquellas con mayor carga) se mueven con mayor velocidad. El gráfico muestra bandas de distinto ancho, correspondientes a distinta cantidad y tamaño de la muestra de proteínas.