Las mil y una bases del ADN

Contando perlas. Para extraer la secuencia de bases del ADN, representada aquí por un collar de perlas de distintas letras, los científicos fabrican, a partir de un broche de secuencia conocida, collares de ADN que terminan en una perla determinada y miden su longitud. Esta longitud corresponde a la posición de la perla a partir del broche. Este procedimiento permitirá extraer toda la secuencia del genoma humano y de otras especies. Para extraer la secuencia de bases del ADN, representada aquí por un collar de perlas de distintas letras, los científicos fabrican, a partir de un broche de secuencia conocida, collares de ADN que terminan en una perla determinada y miden su longitud. Esta longitud corresponde a la posición de la perla a partir del broche. Este procedimiento permitirá extraer toda la secuencia del genoma humano y de otras especies.

Se comenta que faltan sólo unos meses, semanas quizás, para que el mundo conozca la secuencia completa y ordenada del genoma humano, es decir de todo el ADN que contienen los cromosomas de nuestra especie. Mucho se ha hablado de las posibilidades que tal conocimiento va a abrir a la ciencia básica y a la medicina. Se dispondrá de información exacta sobre el numero de genes que poseemos y sobre su secuencia, y, por consiguiente, sobre la secuencia de los aminoácidos de las proteínas que hacen funcionar la vida. Esto, a su vez, nos permitirá avanzar en el descubrimiento de la función de muchas de estas proteínas, y nos permitirá comprender mejor los mecanismos de la salud y de la enfermedad.

Todo esto es fabuloso, pero me parece que el lector se encuentra con la impresión de que casi todos estos avances de la ciencia son cosa de magia. Obtener la secuencia de los ácidos nucleicos puede ser muy importante, pero ¿cómo se las ingenian los investigadores para obtenerla? Aunque no podemos explicar aquí todo el procedimiento, sí podemos explicar su principio, y para no abandonar la magia, emplearé para explicarlo el cuento de la princesa Abdiena y sus pretendientes.

Antes de empezar esta maravillosa historia, debo recordar al lector de qué está compuesta la molécula de ADN que los científicos están secuenciando. El ADN está formado por cuatro moléculas pequeñas (denominadas bases del ADN) unidas entre sí formando dos largas cadenas, enrolladas la una sobre la otra formando una doble hélice. Estas cuatro moléculas pequeñas, llamadas adenina, timina, citosina y guanina, se representan por las letras A,T,G, y C y tienen la propiedad de que la A de una cadena se une sólo a la T de la otra, y la C a la G. Así, una cadena de secuencia ACTGGG está unida a otra de secuencia TGACCC. Por esta razón, se dice que las dos cadenas de ADN poseen secuencia complementaria. Conociendo la secuencia de una de las cadenas se conoce inmediatamente la de la otra. Además, esta complementaridad es el secreto de la reproducción molecular del ADN, ya que a partir de la secuencia de una cadena, la célula (y también un científico en un tubo) puede fabricar la de la otra. Cada cadena sirve así de molde para fabricar otra cadena igual a su complementaria y de una molécula de ADN pasamos así a tener dos.

Hasta aquí, todo bien. Pero ¿cómo averiguamos la secuencia de As, Tes, Ces, y Ges? Aquí viene en nuestra ayuda el cuento de la princesa Abdiena.

La princesa Abdiena era, por supuesto, la más hermosa del califato Cromosom. Pero a pesar de su hermosura, había rechazado a todos cuantos pretendientes la habían pretendido. Su padre, el Califa Genomé, estaba ya cansado de esta situación, por lo que dio un ultimatum a su hija Adbiena diciéndole que quien descubriese el puzzle que había preparado se casaría con ella, puesto que sin duda sería el más inteligente.

El puzzle que el Sha Genomé había ideado era este. El Sha había confeccionado un hermoso collar de cincuenta perlas de cuatro colores, amarillo, verde, azul y violeta, que se iniciaba en un hermoso broche de oro. Esto es lo único que los pretendientes sabrían del collar. El pretendiente que con su hija se casare debía averiguar la secuencia, es decir el orden de las perlas de ese collar, pero ¡sin verlo jamás! Para ello, el Sha daría a un asistente de toda confianza este collar, quien lo mantendría oculto, junto con perlas e hilo para fabricar collares de la manera en que quisieran los pretendientes. El asistente podría ver la secuencia de perlas del collar, pero las perlas de las que dispondría serían de colores completamente diferentes a los de las perlas del collar. El asistente no podría, por tanto, fabricar nunca un collar idéntico al que el Sha había confeccionado. Los participantes podrían preguntar y pedirle al ayudante lo que quisieran, pero este sólo podría responder a sus preguntas. . .con números.

Abdiena estaba muy contenta porque pensaba que se iba a quedar soltera. Estaba segura de que nadie sería capaz de adivinar la secuencia de las cincuenta perlas del collar. Pero Abdiena se equivocaba. El príncipe Aerrena, el más apuesto de sus pretendientes, y también el más inteligente, tras mucho pensar, descubrió un método para desvelar la secuencia de perlas respetando las condiciones dictadas por el Sha. El principe se dio cuenta de algo muy sencillo. Si, por ejemplo, desde el broche del collar contaba las perlas hasta la primera perla amarilla, la longitud de esa tira de perlas le indicaría su posición. En otras palabras, podría decirle al ayudante: “fabrícame, comenzando en el broche, un collar hasta la primera perla amarilla y dime cuantas perlas tiene”. El príncipe apuntaría el resultado (un número, claro está) y le pediría al ayudante de nuevo: “fabrícame un collar hasta la segunda perla amarilla y dime cuantas perlas tiene”. Y así hasta que la última perla amarilla fuera alcanzada. El principe tendría así una lista de números que indicarían las posiciones, desde el broche, de las perlas amarillas. Si hacía lo mismo con las perlas verdes, violetas y azules tendría una serie de números para cada color que acabarían por indicarle las posiciones de todas las perlas del collar. Sencillo, ¿no?

Este es el principio del método que el científico Fredecick Sanger y su equipo inventaron y que les valió el premio Nobel. Aprovechando la capacidad del ADN para copiarse a sí mismo, utilizan un truco similar al del príncipe y fabrican fragmentos desde un punto inicial (el “broche”) que acaban en una letra determinada, por ejemplo la A, y miden su longitud con un método sencillo. Esto lo hacen con las cuatro letras, por lo que así pueden saber dónde se encuentran éstas a partir del punto inicial, logrando así la secuencia de letras completa. De esta manera, y utilizando este método con muchos fragmentos de ADN diferentes del genoma humano, los científicos han sido capaces de obtener las secuencia de sus miles de millones de letras. Un trabajo hercúleo.

La princesa Abdiena no tuvo más remedio que casarse con el príncipe Aerrena. Fueron muy felices y tuvieron un hija, a quien llamaron Prótea, y que se convirtió en la más hermosa princesa de cuantas habían existido, exceptuando a su propia madre.