Nucleasas con dedos de zinc
Las nucleasas de dedo de zinc (o ZFN) son una herramienta que se utiliza para dirigir los genes y cambiar el ADN. Es uno de los tres métodos para cambiar el genoma con nucleasas de ingeniería.
Tienen dos partes. Los dedos de zinc son moléculas artificiales compuestas por una proteína y zinc. Cada uno se une a un ADN específico. Las nucleasas de dedos de zinc (ZFN) son enzimas obtenidas mediante la fusión de un dedo de zinc con una enzima de corte del ADN llamada Fokl. Así, la ZFN se une a una secuencia específica de ADN y la corta en dos partes. Las enzimas celulares normales pegan los extremos, menos el trozo cortado (reparación del ADN).
Cada ZFN está hecho para ser utilizado en un solo gen que se denomina "gen diana" o "ADN diana". Pueden diseñarse para trabajar en partes específicas de los genes para crear el cambio deseado. Los dos tipos de cambios en el ADN son las mutaciones, como las deleciones y las inserciones. La investigación genética se centra en sujetos animales mutados para averiguar qué hace el gen en cuestión.
Representación tridimensional de una molécula de dedo de zinc. Los dedos de zinc están marcados en azul y el ion de zinc en verde.
Estructura del dedo de zinc
Dedo de zinc" es el nombre de muchas estructuras proteicas. El átomo de zinc se une a las proteínas y las hace más estables. Los ZFN se unen a pares de bases de ADN. Un dedo de zinc puede unirse a unos 3 pares de bases por sí mismo.
Función ZFN
Las nucleasas de dedos de zinc están formadas por 3-6 dedos de zinc. Las ZFNs tienen dos dominios importantes: un dominio de unión al ADN y un dominio de ruptura del ADN. El dominio de eliminación del ADN utiliza una enzima llamada Fokl que rompe el ADN.
Los ZFN sólo pueden modificar las secuencias de ADN para las que han sido diseñados. El dominio de unión al ADN se une a una secuencia de ADN específica. Se necesitan dos ZFN diseñados para la misma secuencia de ADN para cambiar un gen. Los dominios de unión al ADN se unen a ambas cadenas de la doble hélice del ADN. Los dominios de corte del ADN rompen la hebra de ADN y cortan los pares de bases del gen. Las células arreglan las cadenas de ADN rotas por sí mismas mediante la reparación del ADN. Las mutaciones por deleción son el resultado de la falta de pares de bases tras la reparación del ADN.
También se puede especificar la longitud de la secuencia del gen objetivo. Se puede cambiar un mínimo de 9 pares de bases utilizando 3 dedos de zinc. Esto es útil para eliminar e insertar secuencias de ADN muy cortas y determinar su efecto en el gen objetivo. También se pueden cambiar secuencias grandes utilizando más de un ZFN.
Uso de ZFNs
Los ZFN se han utilizado para descubrir las funciones de los genes en muchos estudios genéticos. Los ZFN pueden utilizarse para modificar el ADN de cualquier especie. Otra característica de los ZFN es que pueden utilizarse in vivo (en organismos vivos). Actualmente se utilizan en organismos modelo: plantas, insectos y peces.
Una lista de los organismos que participan en la investigación de la alteración de genes ZFN incluye:
- Arabidopsis
- Ganado
- C. elegans
- Maíz
- Drosophila melanogaster
- Ranas
- Ratones
- Cerdos
- Conejos
- Ratas
- Erizos de mar
- Gusanos de seda
- Soja
- Tabaco
- Pez cebra
Problemas con el uso de ZFNs
El mayor problema de los ZFN es alterar accidentalmente otros genes además del gen objetivo. Un ZFN debe estar hecho para encontrar los pares de bases correctos en el gen objetivo. Estos pares de bases se eligen para que sólo los tenga el gen objetivo. Los dominios de eliminación del ADN funcionan en cualquier secuencia de ADN, por lo que al unirse a una secuencia de gen incorrecta, la cambiará en su lugar. Los ZFN que eliminan pares de bases de más de un gen no se consideran precisos.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué son las nucleasas de dedos de zinc o ZFN?
R: Las nucleasas de dedo de zinc o ZFN son una herramienta utilizada para dirigir genes y modificar el ADN.
P: ¿Cuáles son los tres métodos para cambiar el genoma con nucleasas de ingeniería?
R: Las nucleasas de dedos de zinc o ZFN, las nucleasas efectoras similares al activador de la transcripción (TALEN) y las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente entrelazadas (CRISPR) son los tres métodos para cambiar el genoma con nucleasas de ingeniería.
P: ¿Qué son los dedos de zinc?
R: Los dedos de zinc son moléculas artificiales compuestas por una proteína y zinc que se unen a un ADN específico.
P: ¿Qué son las nucleasas de dedos de zinc (ZFN)?
R: Las nucleasas de dedos de zinc (ZFNs) son enzimas que resultan de la fusión de un dedo de zinc con una enzima de corte del ADN llamada Fokl.
P: ¿Qué ocurre cuando la ZFN se une a una secuencia específica de ADN?
R: Cuando el ZFN se une a una secuencia específica de ADN, la corta por dos sitios.
P: ¿Qué hacen las enzimas celulares normales después de cortar el ADN?
R: Las enzimas celulares normales pegan los extremos, menos el trozo recortado (reparación del ADN).
P: ¿Cuáles son los dos tipos de cambios en el ADN que pueden realizar las nucleasas de dedos de zinc o ZFN?
R: Las nucleasas de dedos de zinc o ZFN pueden realizar dos tipos de cambios en el ADN: mutaciones como deleciones e inserciones.
