20 reactivos de laboratorio para biología molecular

¿Qué es la biología molecular?

La biología molecular es la rama de la biología que estudia las bases moleculares de toda la actividad biológica. Dentro de esta disciplina se incluyen todos los estudios relativos a la estructura y función de las biomoléculas, y en particular su rol en la célula y en los procesos que ocurren en ella. Tiene aspectos en común con la bioquímica, la genética y otras ciencias biológicas.

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Esta rama de la ciencia intenta comprender los mecanismos moleculares que operan a nivel celular y se manifiestan macroscópicamente, siendo las moléculas relacionadas con la genética, como el ADN y el ARN uno de sus principales focos. Después de la secuenciación del ADN y con los proyectos Genoma humano y otros de características similares, la biología molecular ha sufrido un gran empuje. Cada día se llega un poco más lejos en el conocimiento de la vida gracias a esta disciplina.

Técnicas de la biología molecular en la medicina

Una gran cantidad de técnicas propias de la biología molecular son útiles en medicina, tanto en investigación como en el diagnóstico de enfermedades y el desarrollo de fármacos. Tan es así, que ya desde principios de este siglo los médicos se han visto obligados a familiarizarse con el lenguaje y las técnicas usados en la biología molecular, un ejemplo de ello lo constituye el llamamiento que se hace en la Revista Española de Cardiología en el año 2001 a los cardiólogos clínicos, por parte de los editores, a actualizarse y formarse en el campo de la biología molecular. El uso de las técnicas de biología molecular en la medicina ha contribuido a aumentar la esperanza de vida de la población en general al contribuir a la detección de enfermedades de forma temprana y a la curación de los pacientes de manera más eficiente.

Algunos ejemplos de técnicas de biología molecular aplicadas en la medicina son:

• La técnica de PCR, reacción en cadena de la polimerasa que permite aislar fragmentos de ADN del ADN genómico. Esta fue una de las primeras técnicas de la biología molecular que fue aplicada en la medicina y actualmente es una técnica de rutina en los laboratorios clínicos y de investigación biomédica. El PCR tiene aplicación tanto en el diagnóstico de enfermedades, como en el descubrimiento y caracterización de agentes patógenos y su estudio genético para determinar mutaciones que en muchas ocasiones son las causantes de la patogenicidad.
• Test de ADN para identificar posibles mutaciones en cromosomas, genes o proteínas (para realizar este test en el mercado existen numerosos kit de ADN)
• El uso de citoquinas y otros inmunomoduladores como terapia adyuvante para el tratamiento de enfermedades infecciosas.
• Terapia genética para enfermedades causadas por mutaciones en un gen específico.
• La nanotecnología aplicada a la biología molecular también ha dado lugar al desarrollo de diversas herramientas que ya se aplican en la medicina como los nanocomponentes y las nuevas técnicas analíticas basadas en la nanotecnología. Ejemplos de estas técnicas son los nanotransportadores de anticuerpos que se usan actualmente en operaciones, para el marcaje de determinadas proteínas, o los bionanosensores de fibraóptica diseñados para monitorear biomarcadores de ADN dañado.
• Electroforesis para identificación de microorganismos patógenos y estudios de proteínas, ácidos nucleicos y otras biomoléculas.

A continuación se describen 20 de los reactivos de laboratorio comercializados por FUJIFILM Wako para uso en biología molecular.

1. VA-044

En biología molecular se utiliza para la separación de las proteínas la electroforesis en gel de poliacrilamida. Esta técnica conocida como PAGE por sus siglas en inglés, polyacrylamide gel electrophoresis, se basa en que las diferentes proteínas migrarán a una velocidad distinta en un medio cargado eléctricamente. ÉlVA-044 (2,2' - Azobis [2- (2-imidazolin-2-il) propano]dihidrocloruro) es un iniciador de la polimerización de la acrilamida, soluble en agua. Las condiciones en que se produce la polimerización usando este iniciador son suaves, a una baja temperatura y usando agua como disolvente.

Entre las aplicaciones del VA-044 están la polimerización de la acrilamida y de otros monómeros. Cuando se compara con otros iniciadores hidrosolubles en la polimerización de la acrilamida se observa que es un producto recomendado para llevar a cabo esta reacción. Este reactivo puede ser usado para el método de análisis cerebral desarrollado por Chung y colaboradores que permite realizar una exploración estructural y molecular de los sistemas biológicos intactos.

2. TAPS

Otro buffer comercializado por Wako es el ácido N-[tris(hidroximetil)metil]-3-aminopropanosulfónico (TAPS). El TAPS tiene capacidad reguladora entre pH 7.7 y 9.1. Puede ser usado para electroforesis capilar de ADN, como fase móvil para cromatografía y en otras técnicas de biología molecular.

3. HEPES

El HEPES (4-(2-hidroxietil)-1-piperazínetanosulfónico) es uno de los tampones zwitteriónicos más usados en experimentos biológicos. Tiene capacidad reguladora entre los valores de pH de 6.8 y 8.2 y su pKa varía con la temperatura, disminuyendo la disociación a temperaturas más bajas, característica que no tienen otros tampones con grupos funcionales como el fosfato y el carbonato y por esto se usa para mantener las enzimas a bajas temperaturas, se comporta igual que el agua en este aspecto. Por su baja toxicidad y no interacción con sustratos metálicos es el buffer de elección para muchos cultivos de órganos y tejidos (donde además mantiene el cultivo sin cambios de pH debidos a la liberación de dióxido de carbono que se produce), para técnicas de deposición de proteínas en microscopía electrónica y cuando son usadas disoluciones de Hanks y Earle.

4. Bis-Tris

Bis-Tris es la forma abreviada de llamar al bis(2-hidroxietil)amino-tris(hidroximetil)metano usado en biología molecular para gran cantidad de ensayos. En su estructura química se encuentra una amina terciaria que es la encargada de mantener el equilibrio ácido base que le confiere capacidad reguladora a esta sustancia en el rango de pH de 5.8 a 7.3. Puede ser usado en el ensayo de la creatina quinasa, como medio protector de biomoléculas refrigeradas y en la biosíntesis de muchas otras moléculas de interés en la investigación biomédica.

5. Target mRNA Cloning Kit Wako

Este reactivo de laboratorio es útil para la amplificación del ARN mensajero cuando se cuenta con pocas moléculas de este. Está especialmente diseñado para utilizar con los anticuerpos monoclonales anti Ago2 comercializados por Wako. Puede ser usado para cuantificar la cantidad de ARN etiquetado que está presente en un cultivo. Además se ha visto que es una herramienta muy útil para clonar ADN complementario obtenido a partir de ARN mensajero asociado al complejo RISC (complejo silenciador inducido por el ARN, en inglés: RNA-inducedsilencingcomplex).

6. PIPES

El nombre común del PIPES es ácido piperazín-N,N′-bis(2-etanosulfónico) y se usa también como tampón en ensayos biológicos. Es uno de los buffers estudiados por Good y colaboradores en la década de los 60. Este tampón ácido tiene una constante de equilibrio cercana al pH fisiológico por lo que es muy útil en experimentos que precisan del cultivo de células, resiste el paso por la autoclave, lo que le confiere una ventaja adicional para ser seleccionado como tampón ácido en estudios que requieren la fijación de células.

7. ACES

ACES o ácido N-(2-acetamido)-2-aminoetanosulfónico es un tampón zwiteriónico con capacidad reguladora en el rango de pH entre 6.4 y 7.4. Es útil para la separación de proteínas por electroforesis de enfoque isoeléctrico (IEF) en dos dimensiones.

8. ADA

El ácido N-(Carbamoilmetil)iminodiacético o ADA es un tampón biológico útil en el rango de pH entre 6.4 y 7.4, usado para la preparación de gradientes de pH con sustratos inmovilizados, por ejemplo en una columna capilar monolítica.

9. BES

El tampón conocido como BES es el ácido N,N-Bis(2-hidroxietil)-2-aminoetanosulfónico, este buffer biológico tiene utilidad en mucho procesos dependientes del pH, entre los que se encuentra la separación por electroforesis capilar.

10. GoldMAN™

GoldMAN™ es una solución de nanopartículas magnéticas de hierro con coloides de oro. Estas nanopartículas pueden utilizarse para transferir biomoléculas como ADN, ARN y oligonucleótidos a las células. Permite lograr la sensibilización directa de los vectores víricos en la región de oro de la nanopartícula, una alta eficiencia en la transferencia de genes a las células sin que contengan el receptor del virus y pueden utilizarse para separar por magnetismo y purificar aquellas células donde se han expresado los genes del virus. Además no presentan citotoxicidad y se pueden usar en varios tipos de células.

11. TES

El ácido N-[tris(hidroximetil)metil]-2-aminoetanosulfónico, conocido como TES que es usado, entre otras aplicaciones, para el crecimiento de células epidérmicas a pH entre 7.4 y 7.9. Es también un buffer de Good.

12. Bicine

El bicine, nombre con el que se conoce a la N,N-bis(2-hidroxietil)glicina es un tampón recomendado para ensayos bioquímicos que se realicen a bajas temperaturas. Tiene un pKa de 8.35 y ha sido usado en ensayos de cristalografía, determinación cuantitativa de biomoléculas y muchos otros experimentos de biología molecular.

13. Tricine

La N-tris-(hidroximetil)metilglicina conocido como Tricine es un buffer usado en el rango de pH de 7.4 a 8.8. Este buffer se usa en la separación de péptidos y proteínas de bajo peso molecular, por la técnica de electroforesis, en gel y de membrana. Su gran fuerza iónica causa mayor movilidad de las especies iónicas y una menor velocidad de migración de las proteínas. Además es usado con gran eficacia en los ensayos de biología molecular que utilizan luciferasa para cuantificar la expresión de un vector de expresión transfectado mediante la catálisis de la reacción del ATP con la luciferina.

14. MES

El buffer preparado con MES (ácido 4-morfolínetanosulfónico) es útil para el cultivo celular de plantas en el rango de pH entre 5.8 y 6.5. Es usado como fase móvil para aislar la tubulina de cerebro por cromatografía de gel. Como otros tampones biológicos de los denominados buffers de Good presenta alta solubilidad en agua y poca en otros disolventes, fácil de sintetizar, es estable y tiene poca absorción en el visible.

15. Vector de expresión de proteínas fluorescentes básicas Evrogen (TagFP)

El marcaje o etiquetado de proteínas u otras biomoléculas con compuestos fluorescentes es necesario para diversos estudios moleculares. Wako es distribuidor del vector de expresión de proteínas fluorescentes desarrollado por Evrogen (empresa rusa liderada por científicos que se dedican a producir productos para biología molecular y celular). Se puede realizar el etiquetado de las proteínas de interés con otras que fluorescen a diferentes longitudes de onda, lo que posibilita hacer estudios de localización e interacción de estas. El hecho de contar con proteínas que fluorescen en todo el rango del espectro visible hace que se puedan marcar diferentes estructuras subcelulares con varios colores para diferenciarlas entre sí.

16. CAPS

Se conoce como CAPS al ácido 3-(ciclohexilamino)-1-propanosulfónico, buffer utilizado en experimentos de biología molecular, de naturaleza zwiteriónica, que puede usarse en el rango de pH entre 7.9 y 11.1. Entre otras aplicaciones se encuentra el secado de proteínas, la secuenciación y análisis de aminoácidos y todos aquellos experimentos donde la glicina puede actuar como interferente.

17. CHES

El ácido 2-(ciclohexilamino)etanosulfónico (CHES) es un tampón muy utilizado en enzimología. Puede ser usado como buffer en el rango de pH entre 8.6 y 10, por lo que es útil en procesos que ocurren en medio básicos o cuando se quiere estudiar un proceso determinado a varios valores de pH para conocer su dependencia con el pH.

18. EPPS

El EPPS (ácido 3-[4-(2-hidroxietil)-1-piperazinil]propanosulfónico), también conocido como HEPPS, tiene un pKa de 8. Es usado como buffer en la región entre 7.6 y 8.6, comúnmente en enfoque isoeléctrico ultrafino.

19. MOPS

Se conoce como MOPS al ácido 3-(N-morfolín)propanosulfónico. Es un buffer cuyo pKa es de 7.2, por lo que se usa en muchos experimentos biológicos que se realizan a un pH cercano al pH neutro. Este buffer se recomienda para la electroforesis en gel de acrilamina. Es uno de los tampones que componen la disolución de corrida para el fraccionamiento del ARN.

20. pEBMulti

El pEBMulti es un vector de expresión de genes para ser usado en primates y también en líneas celulares provenientes de perros. Entre las ventajas que reporta la utilización de este producto se encuentra el menor tiempo que se necesita para lograr una línea celular estable.

Además permite la eliminación de plásmidos transfectados de las líneas celulares y no es necesario llevar a cabo la confirmación de que el vector se ha integrado correctamente en el genoma hospedero como en el caso de otros vectores de expresión