Cuando se agrega ADN a poblaciones de células eucariontes en cultivo, entra a las células y, en algunas de ellas resulta la producción de nuevas proteínas. Este proceso puede hacerse rutinariamente con ADN purificado cuya incorporación lleva a la producción de una proteína particular:
Las células que carecen del gen TK no pueden producir timidina cinasa y mueren en ausencia de timidina:
Agregando ADN TK+
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Algunas células poseen el gen TK
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Células carentes del
gen TK (TK-) colonias de células TK+
Células muertas células vivas
Figura: representación del experimento de transfección.
Históricamente, estos experimentos, se denominan transfección cuando se llevan a cabo con células eucariontes, son la contraparte directa de la transformación bacteriana.
Con estos experimentos, se demuestra que el ADN es el material genético de los eucariontes y que puede ser transferido entre diferentes especies y continuar funcional.
El material genético de todos los organismos y de muchos virus es ADN. Pero algunos virus utilizan un ácido nucleico alternativo, el ácido ribonucleico (ARN) como material genético. Aunque su fórmula química es muy poco diferente de la del ADN, en estas circunstancias juega el mismo papel. Ejemplos de estos virus, es el de la hepatitis, de la gripe o influenza y el de inmunodeficiencia humana. La conclusión es que independientemente de si es ADN o ARN, el material genético de los seres vivos y de los virus es siempre un ácido nucleico.
La idea de que el material genético es un ácido nucléico surge con el experimento de transformación de Griffith en 1928. En los ratones, la bacteria Pneumococcus ocasiona la muerte por neumonía. La virulencia de la bacteria está determinada por la cápsula de polisacáridos que forma parte de la superficie celular y que le permite escapar de la destrucción por el hospedero. Los diferentes tipos de Pneumococcus (I, II y III), tienen diferentes cápsulas, lo cual lo hace tener una superficie lisa (L).
Cada tipo de Pneumococcus puede generar una variante incapaz de generar la cápsula. Estas bacterias, tienen una cubierta rugosa (R) y son avirulentas; al no tener la protección contra la destrucción contra la defensa del hospedero, no ocasionan la enfermedad del ratón.
Cuando se mata a las bacterias L por medio de tratamiento térmico, pierden la capacidad de infectar al ratón. Pero, al combinarse estas últimas con bacterias R, se obtiene un resultado diferente. Cuando ambas bacterias, Lisas inactivas y Rugosas no virulentas, se inyectan juntas, el ratón muere por neumonía. Además, bacterias S, pueden ser recuperadas del animal muerto.
Tipo de Pneumococcus Efecto en el ratón
(después de la inyección)
1.- Bacterias L vivas muere
2.- Bacterias L muertas por calor vive
3.- Bacterias R vivas vive
4.- Mezcla de 2 y 3 muere
Tabla: resultados obtenidos por Griffith.
En el experimento original, las bacterias L muertas, eran del tipo III. Las bacterias R vivas derivaron del tipo II. La bacteria virulenta recuperada, presenta cápsula de tipo III. Por lo tanto, alguna propiedad de las bacterias L tipo III pueden transformar a las bacterias vivas R, de tal forma que estas últimas tienen cápsula de polisacáridos tipo III y por tanto son virulentas.
El componente de las bacterias muertas, responsable de la transformación, se denominó “principio transformante”. Este material pudo ser aislado al desarrollar un sistema libre de células, en el cual el extracto de las bacterias L muertas pudo ser agregados a las bacterias R vivas antes de ser inyectadas al ratón. En 1944, Avery y colaboradores aislaron el principio transformante y demostraron que es ácido desoxiribonucleico (ADN).
En ese entonces, no se tenía conocimiento de que el ADN era un componente de las células de Pneumococcus, pero décadas atrás se reconocía como parte principal de los cromosomas eucariontes. Lo cual unificó que las bases de la herencia para procariontes y eucariontes.
Al discutir los resultados de la transformación, Avery escribió:
“Si estamos en lo correcto, esto significa que los ácidos nucléicos no son meramente importantes desde el punto de vista estructural, sino substancias funcionalmente que determinan las actividades bioquímicas y características especificas de las células, de tal forma que al conocer esta substancia química es posible inducir cambios predecibles en las células.”
Un ácido nucleico consiste de una secuencia de subunidades unidas químicamente. Cada subunidad, contiene una base nitrogenada (anillo heterocíclico de átomos de carbono y nitrógeno), una azúcar pentosa (anillo de 5 carbonos) y un grupo fosfato:
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