¿Que es la Genética Molecular?

La GENÉTICA MOLECULAR es una rama de la biología molecular relacionada con el estudio de la reproducción y la variabilidad del material genético, su reparación (recuperación de daños primarios o su transformación en mutaciones – cambios hereditarios resistentes), la recombinación de genes y la expresión de la información genética mediante la transcripción y la traducción, la regulación de estos procesos en la célula y en el desarrollo individual.

Historia del desarrollo

La aparición de la genetica molecular es el resultado de la interacción de tres áreas de investigación previamente independientes y se deriva lógicamente del desarrollo de la teoría de los genes.

Áreas de Investigación

La primera area de investigación está relacionada con el estudio de los ácidos nucleicos y la prueba de su papel genético, principalmente el ADN.

La naturaleza molecular del material genético fue establecida por los científicos americanos O. Avery, C. McLeod y M. McCarthy en 1944 como resultado de la identificación de la naturaleza química del agente portador de los signos durante la transformación de las bacterias – un fenómeno descubierto por el científico inglés F. Griffith en 1928. La estructura de la molécula de ADN fue descifrada por J. Watson y F. Creek en 1953.

La segunda línea de investigación -el estudio de la compleja estructura del género- comenzó en los años 20 y 30 en la URSS con los trabajos de A. S. Serebrovsky y su escuela, que descubrieron complejas relaciones alélicas y recombinación en el gen scute-achaete (sc-ac) de la mosca de la fruta Drosophila melanogaster; en los años 40 y 50 se logró un mayor desarrollo. en relación con el estudio del llamado pseudo-allerismo, en particular –

la separabilidad del gen de recombinación en el mismo objeto (C. Oliver, M. Green, E. Lewis, USA). La compleja estructura del gen fue investigada en detalle entre 1950 y principios de 1960 para el locus rII del bacteriófago T4 C. Benzer, que demostró que el gen consiste en elementos de material genético dispuestos linealmente, que mutan y se recombinan independientemente, que son pares de nucleótidos de ADN.

La tercera línea de investigación es probar el papel de los genes en la determinación de la estructura primaria y la función de las proteínas. En 1941, J. Biddle y E. Tatham formularon el principio «un gen, una enzima», según el cual los genes realizan su función controlando la síntesis de proteínas y enzimas.

Más tarde se demostró que la secuencia lineal de nucleótidos de ADN codifica la secuencia lineal de residuos de aminoácidos en la estructura primaria (cadena polipeptídica) de una proteína. En 1961, Crick determinó las propiedades universales del código genético y las reglas para leer la información genética de la matriz (información) ARN (ARNm) que lleva la información del ADN a los ribosomas que sintetizan la proteína. El ARNm fue descubierto por E. Volkin y F. Astrachan (EE.UU.) en 1956. El código genético del trillizo fue finalmente descifrado en 1965 por los preeminentes trabajos de H. G. Koran, M. U. Astrakhan. Nierenberg y S. Ochoa.

F. Crick resumió las posiciones en las que se basa M. G. en el dogma de la biología molecular, que encarnó el principio de la matriz en la replicación (síntesis de ADN), la transcripción (síntesis de ARN) y la traducción (síntesis de proteínas).

El centro. dogma sufrió una sola modificación, cuando se descubrieron las proteínas priones, que pueden servir de citoplasma. determinantes de la levadura Saccharomyces cerevisiae y del hongo saprofito Podospora anserine (el concepto de prión fue desarrollado por S. Pruziner).

En este caso, no hay una réplica de la cadena de polipéptidos, sino la reproducción de su disposición espacial. Una etapa importante en el desarrollo de M. fue el establecimiento en 1961 por F. Jacob y J. Mono del mecanismo de regulación (activación y desactivación) de los genes en las bacterias. El principal esquema de regulación de la acción de los genes demostró ser universal para procariotas y eucariotas.

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Sin embargo, en este último caso, es mucho más complejo porque el ADN existe en combinación con las proteínas de histonas de cromatina, que también participan en la regulación de los genes.

La genética molecular moderna

El estado y las capacidades actuales de la medicina determinan en gran medida los métodos de clonación de genes, es decir, su obtención en cantidades preparatorias mediante la multiplicación en la composición de los vectores -plásmidos o virus- y el descubrimiento de su estructura primaria (secuencia de nucleótidos) sobre la base de métodos especiales.

Estas últimas son propuestas por F. Senger, así como por A. Maxam (EE.UU.) y W. Gilbert y se basan en el uso de endonucleasas de restricción (restrictasas) que descomponen el ADN en el área de ciertas secuencias de nucleótidos. A. D. Mirzabekov y E. Mirzabekov contribuyeron de manera significativa al desarrollo de los métodos de secuenciación del ADN en una etapa temprana. D. Sverdlov. El más grande en M.A. fue el descubrimiento de K. Mallis (EE.UU.) en 1983 de una reacción en cadena de la polimerasa que permite múltiples copias de genes seleccionados.

El desarrollo de métodos de transformación para casi todos los objetos biológicos, junto con los métodos de clonación y cambio dirigido de genes, constituyó la base de la ingeniería genética. En la estafa. En los años 80, se formó la ciencia de la estructura y función del genoma de diferentes organismos – la genómica -; se descifraron los genomas de docenas de especies de bacterias, algunas plantas, animales y humanos.

Logros de la Genética Molecular

Los logros de la genética molecular están relacionados con el establecimiento de los llamados fenómenos epigenéticos de herencia y variabilidad (epigenética), determinados por las interacciones reguladoras de los genes y que sólo tienen una relación indirecta con las secuencias de nucleótidos de ADN. La hipótesis del epigenio, una estructura que consiste en genes mutuamente regulados, fue propuesta por primera vez por los científicos V. A. Ratner y R. N. Churaev en 1975.

A principios de los siglos XX y XXI, esta hipótesis fue probada experimentalmente por Churaev y luego por muchos otros investigadores que utilizaron métodos de ingeniería genética. Los fenómenos epigenéticos desempeñan un papel central en el desarrollo individual: la determinación y diferenciación de los tejidos de los organismos multicelulares. Al mismo tiempo, la regulación de la expresión de la información genética tiene lugar a todos los niveles, incluidos los procesos de replicación, transcripción, traducción y postraducción de la maduración y el apilamiento de polipéptidos.

Aplicaciones de la Genética Molecular

La Genética Molecular encuentra aplicación en la medicina – en el establecimiento de la naturaleza molecular de las enfermedades hereditarias y su tratamiento (genoterapia). Se está trabajando en la creación de una genómica individual que permita el diagnóstico temprano de la predisposición hereditaria a determinadas enfermedades y permita adoptar las medidas preventivas necesarias.

El sector agrícola actual utiliza los métodos de la Genética Molecular principalmente la ingeniería genética, para el diseño de organismos con propiedades predeterminadas. Los microorganismos y las plantas agrícolas han «enseñado» a producir compuestos a veces inespecíficos, en particular proteínas utilizadas como agentes terapéuticos (por ejemplo, insulina, interferón, antígenos antivirales). Los métodos de medicina también aseguraron la creación de sistemas biológicos especiales de alta sensibilidad para la toxicología genética, es decir, indicadores de factores genéticamente activos (mutágenos, carcinógenos) en el medio ambiente y en los productos humanos.

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Amelia Santos

Investigador asociado: temas biocombustibles, nanomateriales, Olimpiadas Nacionales de Química.