Sonda de DNA

Qué es una sonda de DNA

El nombre toma prestada la idea general de la sonda médica, la de un instrumento que explora algo oculto, y la traslada a un contexto sin nada físico que insertar. Aquí lo que "explora" es un fragmento de DNA marcado, capaz de reconocer y unirse a su secuencia complementaria dentro de una muestra biológica gracias al emparejamiento de bases: adenina con timina, guanina con citosina. Cuando la sonda encuentra su secuencia, se forma un dúplex de doble cadena que la marca, radiactiva, fluorescente o enzimática, permite visualizar. Es la Real Academia Española quien recoge la voz "sonda" en su acepción médica y en la radiactiva; el uso molecular, más reciente, no figura todavía en el diccionario general, aunque la literatura científica lo emplea sin ambigüedad desde los años setenta.

Origen: el nacimiento del Southern blot

La técnica que popularizó el concepto se debe al bioquímico británico Edwin Southern, que en 1975 publicó en el Journal of Molecular Biology el procedimiento hoy conocido como Southern blot. Consiste en cortar el DNA con enzimas de restricción, separar los fragmentos por tamaño mediante electroforesis en gel, transferirlos a una membrana sólida y exponerlos a una sonda marcada que revela, por hibridación, la presencia del fragmento buscado. El nombre quedó tan asociado al apellido de su inventor que las variantes posteriores para proteínas y RNA se bautizaron, por juego de palabras geográfico, como Western blot y Northern blot.

Tipos de sondas según su origen y su marcaje

Según su procedencia, una sonda puede ser genómica, obtenida directamente de fragmentos de DNA clonados; de ADN complementario (cDNA), sintetizada a partir de una molécula de RNA mensajero; o un oligonucleótido corto, de veinte a cien bases, fabricado químicamente para reconocer una secuencia muy concreta, como una mutación puntual. El marcaje, por su parte, puede ser radiactivo (con isótopos como el fósforo 32, la opción más sensible aunque cada vez menos usada por razones de seguridad), fluorescente, o indirecto mediante moléculas como la biotina o la digoxigenina, que se revelan después con un sistema enzimático.

No hay que confundir la sonda con el cebador de una reacción en cadena de la polimerasa. Ambos se basan en la misma complementariedad de bases, pero el cebador sirve para iniciar la síntesis de una nueva cadena de DNA, mientras que la sonda solo señala, sin sintetizar nada, que una secuencia determinada está presente.

Aplicaciones en diagnóstico

Las sondas de DNA son el fundamento de técnicas como la FISH (hibridación in situ fluorescente), que las emplea directamente sobre los cromosomas de una célula para detectar alteraciones numéricas o estructurales, o de los microarrays de DNA, que analizan miles de secuencias a la vez sobre un mismo soporte. En citogenética y en el diagnóstico de infecciones, permiten identificar un gen, una mutación o un microorganismo con una especificidad que las técnicas clásicas de cultivo o tinción no alcanzan.

Preguntas frecuentes

¿Quién inventó las sondas de DNA?

El concepto se popularizó con el Southern blot, descrito por Edwin Southern en 1975. No fue el primer uso de la hibridación de ácidos nucleicos, pero sí el que convirtió a la sonda marcada en una herramienta de laboratorio de uso generalizado.

¿Es lo mismo que la técnica FISH?

No. La sonda es el reactivo; la FISH es una de las técnicas que la utilizan, aplicada específicamente sobre cromosomas y con marcaje fluorescente. Existen muchas otras aplicaciones de las sondas de DNA que no son FISH.

¿Cuántas bases tiene una sonda de DNA?

Depende del tipo. Los oligonucleótidos sintéticos suelen tener entre veinte y cien bases; las sondas genómicas o de cDNA, obtenidas por clonación, pueden superar varios miles.

¿Se sigue usando el marcaje radiactivo?

Cada vez menos. Sigue siendo el más sensible, pero el marcaje fluorescente y los sistemas enzimáticos con biotina o digoxigenina lo han sustituido en la mayoría de los laboratorios por razones de seguridad y de manejo de residuos.

Referencias

1. Southern EM. Detection of Specific Sequences Among DNA Fragments Separated by Gel Electrophoresis. Journal of Molecular Biology, 98(3):503-517 (1975).
2. National Human Genome Research Institute (NHGRI), NIH. Southern blot. Glosario de genética.
3. National Human Genome Research Institute (NHGRI), NIH. Hibridación fluorescente in situ. Glosario de genética.
4. Real Academia Española. Sonda. Diccionario de la lengua española.