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El maravilloso diálogo entre ADN y ARN: ¿Cómo cambia el proceso de transcripción el destino de los organismos?
En el mundo de la biología, el ADN y el ARN son como un par de buenos amigos, que confían uno en el otro y participan en una conversación sobre la vida y el destino. En el centro de este diálogo se encuentra el proceso de transcripción, que da inicio a la vida y define la forma en que existe un organismo. Los avances en la tecnología transcriptómica han permitido a los investigadores obtener una comprensión más profunda de cómo este proceso afecta la expresión genética, dando forma en última instancia a las características de cada organismo.
La transcripción es el paso clave en la conversión del ADN en ARN, que no sólo es el punto de partida de la vida sino también la raíz de las funciones de las células vivas.
Los avances en la tecnología transcriptómica nos han permitido capturar una instantánea de todo el ARN de una célula, lo que nos permite comprender qué procesos celulares están en curso y cuáles están inactivos. Esta tecnología puede considerarse una revolución en la biología. Desde los primeros intentos en la década de 1990, los científicos han desarrollado y mejorado continuamente la tecnología, convirtiendo al transcriptoma en una parte indispensable de la ciencia biológica.
Historia del transcriptoma
Ya en 1991 se publicó el primer estudio parcial del transcriptoma humano, un trabajo innovador que informaba sobre 609 secuencias de ARNm del cerebro humano. Luego, en 2008, los científicos publicaron dos transcriptomas humanos que contenían millones de secuencias de transcripción, lo que marcó un rápido desarrollo en este campo.
Sin embargo, el transcriptoma no se desarrolló de la noche a la mañana. Ya en la década de 1970, los científicos habían comenzado a estudiar transcripciones individuales, incluido el uso de transcriptasa inversa para convertir el ARNm de la polilla de seda en ADN complementario. Sin embargo, no fue hasta mediados de la década de 1990 que la tecnología de microarrays y la secuenciación de ARN de alto rendimiento (RNA-Seq) se hicieron populares y transformaron el campo.
El desarrollo de los transcriptomas ha permitido a los biólogos estudiar cómo varía la expresión genética en diferentes organismos y nos ha ayudado a comprender las enfermedades humanas.
Tecnologías modernas: microarrays y RNA-Seq
Las principales tecnologías para la investigación moderna del transcriptoma incluyen microarrays y RNA-Seq. La tecnología de microarrays permite la detección simultánea de miles de transcripciones, mientras que RNA-Seq obtiene datos de todo el transcriptoma a través de secuenciación de alto rendimiento, lo que hace posible capturar información transcripcional completa.
El desarrollo de microarrays comenzó en 1995, cuando los científicos pudieron diseñar una serie de sondas de oligonucleótidos capaces de detectar transcripciones específicas. La tecnología RNA-Seq se ha vuelto cada vez más popular con la aparición de la tecnología de secuenciación 454. La ventaja de esta tecnología es que puede proporcionar una mayor sensibilidad y un rango dinámico más amplio, lo que permite la detección simultánea de ARN de baja abundancia.
En la secuenciación de ARN, la abundancia de ARNm se determina mediante el recuento de las transcripciones correspondientes. El auge de esta tecnología ha reemplazado rápidamente a los microarrays y se ha convertido en la corriente principal de la tecnología del transcriptoma actual.
Recopilación y análisis de datos
Cada experimento de transcriptoma debe extraer ARN de un organismo. Generalmente, la muestra se procesa primero mecánica y químicamente para eliminar eficazmente las impurezas y aislar el ARNm. Posteriormente, el ARN extraído se transcribirá de forma inversa para generar ADN complementario, y en experimentos posteriores se podrán utilizar EST (etiquetas de secuencia expresada) y SAGE (análisis de expresión genética en tándem) para obtener datos relacionados con las transcripciones.
Por supuesto, los métodos de análisis de datos están volviéndose cada vez más maduros. La aparición de muchas herramientas informáticas y bases de datos permite a los investigadores extraer rápidamente información significativa de datos masivos, revelando así la regularidad y el mecanismo biológico de la expresión genética.
El análisis de la expresión genética global de un organismo puede detectar tendencias amplias y coordinadas que serían invisibles con ensayos más específicos.
Con la creciente madurez de la tecnología del transcriptoma, las personas ahora no solo se limitan a analizar la expresión genética general, sino que también pueden ver la información transcripcional de células individuales, lo que nos permite tener una comprensión más profunda de los procesos biológicos dentro de las células.
