Un gen, muchas proteinas

Un gen, muchas proteínas (primera parte)
Hasta hace algunos años, uno de los principios básicos de la biología era aquel que afirmaba “un gen, una proteína”. Sin embargo, a lo largo de las dos últimas décadas, los nuevos descubrimientos y el avance de nuestro conocimiento sobre los procesos de transcripción y traducción del ADN han derribado la idea que fue considerada como uno de los dogmas dela genética moderna. Este es un ejemplo más de que en ciencia, el dogma no existe, o no significa lo mismo que en otros campos, especialmente los religiosos.
La relación entre genes y proteínas ha sido un campo muy activo en biología molecular desde el propio descubrimiento de los genes, y lo sigue siendo en la actualidad. A mediados del siglo XX, aun antes de descubrir la naturaleza yestructura del ADN, se comenzó a formar la idea de que un gen constituía un fragmento de información que servía para codificar una proteína, responsable a su vez de un carácter hereditario.
Los hongos mutantes
En 1941, la publicación de una serie de experimentos realizados por George Wells Beadle (1903 - 1989) y Edward Lawrie Tatum (1909-1975) abrió la puerta a esta hipótesis, que en poco tiempo pasó aser considerada uno de los paradigmas de la genética. Beadle y Tatum expusieron cepas del hongo Neurospora crassa a radiación de rayos X para obtener mutaciones en diferentes pasos de las rutas metabólicas. Las estirpes irradiadas fueron cruzadas con estirpes normales, obteniendo así una gran cantidad de esporas, normales y mutantes.

Experimentos de Beadle y Tatum (1941). Imagen: Dpto. Genética.Universidad Complutense de Madrid.
El siguiente paso consistió en sembrar, con una única espora, cientos de cultivos con medio completo (es decir, con todos los nutrientes necesarios para el crecimiento), obteniendo así un elevado número de cultivos donde todos los individuos de cada uno de ellos procedían de un único progenitor, fuera mutante o normal. A continuación, replicaron estos cultivosen medio mínimo, donde únicamente pueden crecer las estirpes normales que poseen las rutas metabólicas completas para sintetizar todos los materiales necesarios para el crecimiento. Esto les permitió identificar las cepas mutantes, dado que eran aquellas que no mostraban crecimiento.
Habiendo seleccionado de esta forma aquellos cultivos con alguna mutación, Beadle y Tatum pasaron a determinar quéparte de la ruta era la afectada. Para ello, replicaron cada muestra en un medio mínimo (donde no debería crecer ninguna), un medio completo (donde deberían crecer todas), un medio mínimo con aminoácidos (donde podrían crecer aquellas que tuvieran bloqueado un paso de la ruta de síntesis de aminoácidos) y un medio mínimo con vitaminas (donde podrían crecer las que tuvieran bloqueado un paso en laruta de síntesis de vitaminas). Esto permitió a los investigadores identificar las mutaciones en alguna ruta de síntesis de aminoácidos o de vitaminas.
A continuación, seleccionaron aquellos mutantes en las rutas de síntesis de aminoácidos, y replicaron los cultivos en 20 medios mínimos, donde a cada uno se le suministraba un tipo de aminoácido como suplemento. De esta forma, pudieronidentificar aquellos mutantes que tenían bloqueada la síntesis de cada aminoácido, dado que eran los únicos capaces de crecer en el medio suplementado con el aminoácido en cuestión.

Los mutantes de la arginina
Un último paso les llevó a concretar aún más el tipo de mutación: cultivaron los mutantes en medios suplementados por distintos precursores de la síntesis del aminoácido para el que presentaban lamutación, pudiendo identificar así aún más finamente el paso de la ruta metabólica bloqueado. Así cultivaron mutantes que necesitaban arginina en medios mínimos dotados de ornitina y citrulina (la arginina se puede sintetizar en el ciclo de la urea, donde la arginina se forma a partir de citrulina y ésta a partir de ornitina). Los experimentos revelaron tres mutantes distintos para la arginina:...