Biología Molecular en Cría de Peces (Con Diagrama)

En este artículo discutiremos sobre la biología molecular en la cría de peces.

El descubrimiento de la tecnología del ADN recombinante ha hecho una revolución en la biología molecular moderna. A través de esta técnica, se pueden generar grandes cantidades de proteínas presentes en cantidades traza, así como otras sustancias biológicamente activas, a través de la biotecnología y estas macromoléculas genéticamente modificadas tienen muy pocos efectos secundarios.

También se puede utilizar para realizar el diagnóstico de hibridación in situ. Esta técnica también ayuda a aislar e identificar genes responsables de enfermedades hereditarias.

En 1983, el activador de plasminógeno fabricado de forma recombinante (rt PA) hizo un cambio paradigmático en la terapia del infarto de miocardio (ataque cardíaco). Ahora con el uso de la tecnología de ADN recombinante, muchos otros productos como la hirudina, la superóxido dismutasa, la uroquinasa, la procinasa, etc. están en el mercado.

En la acuicultura, particularmente en la reproducción inducida, se utiliza el uso de pituitarias crudas piscianas y de mamíferos. El extracto hipofisario contiene hormonas de crecimiento de gonadotropinas y sus factores de liberación. Se requieren en cantidades excesivas para la cría de peces.

Estos polipéptidos son demasiado grandes para ser sintetizados químicamente y estos polipéptidos pueden generarse biotecnológicamente mediante la manipulación del ADN, tendrán menos efectos secundarios y serán mejores en lugar de los análogos preparados sintéticamente ya en uso para la cría en masa.

Recientemente se ha obtenido éxito en la cría de peces en la mejora de muchos caracteres cuantitativos, como el diámetro del huevo, la tasa de crecimiento del peso corporal, la longitud del cuerpo y la hiperinmunidad en peces como Tilapia zillii y Oreochromis niloticus simplemente mediante la inyección de ADN de tiburón en un músculo con una jeringa.

El análisis aleatorio de ADN polimórfico amplificado (RAPD) mostró que los fragmentos polimórficos variaron entre 54.55% para el cebador 1 (5'-ACC GGG AACG - 3 ') y 14.29% para el cebador 2 (5'-ATGACCTTGA-3') según lo informado por Sudha et al, 2001, El-Zaeem & Assem, 2004 y Assem 2 EL-Zaeem, 2005.

Las proteínas de pescado se utilizan hoy en día en la medicina también. La protamina se usa para revertir la anticoagulación durante la cirugía cardíaca y la cateterización. La calcitonina de salmón es mejor que la calcitonina de mamíferos para el tratamiento de la enfermedad de Paget y ciertas formas de osteoporosis. La proteína anticongelante de pescado se utiliza en la crioconservación de órganos humanos, así como en la conservación de alimentos.

El cultivo de células y la tecnología de ADN recombinante en peces son lentos y necesitan un estudio más extenso. Sin embargo, los genes de peces para algunos productos potenciales se han expresado en bacterias y levaduras. La producción de calcitonina de salmón y proteínas anticongelantes se ha explorado en células microbianas.

Existe una gran necesidad de obtener un gen o ARNm para el polipéptido, como las hormonas de crecimiento de gonadotropinas de los peces, citoquinina, protamina, calcitonina y proteína anticongelante, etc. Una vez que se sintetiza el gen / ARNm, se puede convertir en ADNc a través de la enzima transcriptasa inversa .

Una vez que se obtiene el ADNc para una proteína particular, luego a través de la clonación de ADN (una técnica utilizada para producir grandes cantidades de un fragmento de ADN específico para producir millones de copias de un fragmento de ADN mediante técnicas de clonación bacteriana de rutina), se puede obtener una gran cantidad de ADN.

El fragmento de ADN de nuestro interés puede introducirse o insertarse en el plásmido (presente como cuerpos autorreplicantes extracromosómicos) en bacterias o virus (replicarse en bacterias, bacteriófagos) o vectores desarrollados artificialmente llamados cósmidos.

Para la inserción, el ADN del vector se corta por endonucleasas y luego el ADNc se inserta y finalmente se une por enzimas conocidas como ADN ligasas. El producto ahora contiene una pieza de ADN en el vector ADN, por lo que la técnica se conoce como ADN recombinante. Este vector luego se amplifica en un hospedador apropiado, ya sea para bacterias, células de mamíferos o cultivos de células de piscina.

El tamaño de la clonación es limitado. El plásmido puede albergar 15000 pb, fagos de hasta 25000 pb y cósmidos de hasta 45000 pb. El tamaño ha sido superado por la técnica conocida como cromosomas artificiales de levadura (YAC).

Watson y Crick (1953) describieron el ADN como una estructura de hélice bicatenaria (Fig. 38.1). El ADN es una molécula polinucleotídica. Los nucleótidos se unen entre sí por un enlace fosfodiéster. Tiene un tamaño masivo y cada cromosoma es una molécula de ADN continua. La molécula consiste en una base, un azúcar desoxirribosa y un fosfato. La información genética heredada por el individuo está codificada en el ADN.

Las dos cadenas del ADN, una es 5′-3 ′ y otra es 3′-5 ′ en direcciones, es decir, las dos cadenas se oponen entre sí. La dirección es importante porque la replicación del ADN comienza desde 5 'a 3' y también la secuencia esencial para la regulación génica se encuentra en el extremo 5 'a 3' del gen. El par de hidrógeno entre las bases es específico, la adenina (A) siempre se aparea con la timina (T) y la guanina (G) siempre se empareja con la citosina en el ADN.

El ADN tiene un rasgo característico más de que las dos cadenas podrían separarse si la temperatura se eleva a 95 ° C, esto se conoce como desnaturalización. Estas dos cadenas separadas pueden unirse para formar una estructura original si la temperatura se reduce a 55 ° C, el fenómeno se conoce como hibridación o recocido. Este rasgo característico es más importante para la tecnología de ADN recombinante.

El dogma central de la biología molecular es que, el ADN da lugar al ARNm utilizando el ADN como plantilla. El proceso se conoce como transcripción. El ARNm es responsable de la formación de proteínas, el fenómeno conocido como traducción y la síntesis de proteínas es la función celular (Fig. 38.2).

La formación del ARNm es complicada, durante la maduración del ARNm, los intrones se empalman y los exones se reorganizan. El ARNm sale del núcleo para codificar proteínas específicas. Antes de entrar en el citoplasma, el ARNm forma una tapa metilada en el extremo 5 'y una cola de poli (A) en los extremos 3'. La tapa es esencial en el inicio de la traducción y la cola de poli A en la región 3 'es esencial para los mensajes en el citoplasma (Fig. 38.3).

Un avance en la biología molecular establecido cuando se descubrió en el retrovirus, el ARN se puede convertir en ADN mediante la enzima transcriptasa inversa. El descubrimiento es la columna vertebral del recombinante. Tecnología de ADN. El ARNm se puede convertir en ADNc (ADN complementario) con la ayuda de la enzima transcriptasa inversa (Fig. 38.4).

Entonces, en otras palabras, es posible traducir el ARNm a ADN complementario (ADNc) utilizando el ARNm como plantilla. El ADNc así formado contiene bases complementarias apropiadas para el ARNm, excepto, por supuesto, con timina que reemplaza al uracilo. El cDNA derivado de mRNA se usa hoy en día en el diagnóstico de muchas enfermedades al etiquetarlo de forma radioactiva.

La transcriptasa inversa también ayuda en la clonación de un gen. El primer gen se clonó en Stanford y luego se formó la primera molécula de tecnología de ADN recombinante, una revolución en la biología molecular. El descubrimiento de endonucleasas o enzimas de restricción ayuda a cortar el ADN de 3 a 8 nucleótidos.

Las endonucleasas se han obtenido de aproximadamente 400 cepas de bacterias y estas enzimas pueden reconocer aproximadamente 100 sitios diferentes en el ADN. Algunas de las endonucleasas así como sus sitios de reconocimiento son (Fig. 38.5).

Fig. 38.5 El sustrato que es atacado por endonucleasas de restricción es una secuencia palandrómica. El palandrómico lee lo mismo desde las direcciones de avance y retroceso, por ejemplo, MADAM. El mejor ejemplo de una enzima restringida es el EcoR1 hecho de la cepa Ry 13 de E.coli. El EcoR1 ataca la secuencia de nucleótidos GAATTC, CTTAAG.

Las ADN ligasas ayudan a unir el inserto en el ADN del vector y el vector con el ADN original e inserto se puede amplificar en el huésped apropiado. Sanger y Coulson (1975), y Maxim y Gilbert (1977) desarrollaron técnicas para la secuenciación rápida de ADN y ARN. Ahora está disponible la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que puede proporcionar 1, 000, 000 de copias de un fragmento de ADN en 3 a 4 horas y mil millones de copias en 24 horas.

Con el uso de estas técnicas, la acuicultura se puede mejorar y la proteína de pescado se puede hacer biotecnológicamente. Por lo tanto, una investigación extensa en estas líneas es esencial para la expresión de genes, ya sea en bacterias, virus o cultivos de células de peces.