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LA HISTORIA DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR :

UNA VISIÓN PERSONAL

Jorge E. Allende, Programa de Biología Celular y Molecular, ICBM, Facultad de Medicina, Universidad de Chile –

email: jallende@abello.dic.uchile.cl

Esta Conferencia relatará la breve historia de la biología molecular:  El comienzo de esta ciencia se define arbitrariamente en 1944, año en que Oswald Avery publica su hallazgos que establecen al DNA como la molécula responsable de llevar codificada en su estructura la información genética.

 A continuación, los laboratorios de los químicos de proteínas, Linus Pauling y Frederic Sanger presentan evidencias que indican que la secuencia de amino ácidos de las proteínas esta definida genéticamente.  Estos hallazgos son complementados por los experimentos con mutantes de neurospora y E. coli realizados por George Beadle y Edouard Tatum con la participación de Joshua Lederberg.  Estos resultados llevaron a estos investigadores a proponer la hipótesis de “un gen-una enzima”.  Al final de esta época se tenía el concepto de que a nivel molecular, el genotipo está en el DNA mientras que el fenotipo está en las proteínas.

El espectacular descubrimiento de la estructura bihelicoidal del DNA por Watson y Crack en 1953 resolvió dos grandes problemas: la manera como la información genética podía almacenarse en el DNA y como esa información es fielmente transmitida.  Este descubrimiento planteó el llamado “Dogma Central” sobre el flujo de la información genética

Los descubrimientos de la DNA polimerasa por Arthur Kornberg en 1956 y de la RNA polimerasa por Weiss demostraron la actividad responsable de las flechas 1 y 2 del Dogma Central.  Este hecho y la hipótesis del RNA mensajero propuesta por Jacques Monod y François Jacob del Instituto Pasteur de Francia (1960) centraron el problema en la fecha 3, el problema de cómo de cómo se traduce el idioma de los ácidos nucleicos en el idioma de las proteínas.  Este problema se resolvió rápidamente gracias a los experimentos de Marshall Nirenberg en 1961.  Los laboratorios de Nirenberg, del genial Severo Ochoa de España y de Gobind Khorana lograron en 4 años terminar con el desciframiento del código genético, llegando a la trascendente conclusión que todos los seres vivos usan esencialmente la misma clave genética.  Durante los años 60, los laboratorios de Lipmann, Schweet y Moldave pudieron establecer que la maquinaria para la síntesis de proteínas, compuesta por ribosomas, RNA de transferencia y enzimas y factores proteicos también era muy similar entre los seres vivos.

Estos avances de la biología molecular de la década de los 60 nos dijo que era teóricamente factible romper la barrera de las especies en la lectura de la información genética y por ende que la ingeniería genética era factible.

Durante la década de los años 70, esta posibilidad teórica se hizo una realidad mediante avances técnicos muy importantes.

El descubrimiento y aplicación de las enzimas de restricción por Arber, Nathans y Brown permitió generar, separar y ligar trozos de DNA.

Los experimentos de Cohen, Boyer  y Berg en el uso de plasmidios como vectores para introducir material genético a bacterias fue, de igual manera, un aspecto clave para permitir la ingeniería genética.

Otro avance fundamental fue la metódica del uso de dedeoximucleotidos en la determinación de la secuencia del DNA desarrollada por Fred Sanger en 1976 lo que le valió su segundo Premio Nobel.

A principios de la década de los 80, aparecieron las metódicas para hacer animales transgénicos y plantas transgénicas con lo que se inició la era de la biotecnología.  El clonamiento de genes y su secuenciación permitió importantísimos avances en los conocimientos sobre los mecanismos que generan la maravillosa diversidad de los anticuerpos, los mecanismos de la acción hormonal y se aislaron los primeros oncogenes.  A nivel industrial se produjo insulina humana en bacterias, se generaron vacunas recombinantes y se inició la prueba de campo de las primeras plantas transgénicas resistentes a insectos.

Al final de la década de los 80, Karin Mullis inventó el PCR, la reacción en cadena de la polimerasa, metódica que permite ampliar millones de veces un trozo de DNA.  Este avance democratizó el clonamiento y aislamiento de genes y permitió avanzar mucho más rápido en otro enorme desafío: el Proyecto Genoma Humano.

La era de los genomas partió con el secuenciamiento de un genoma de bacteria (Hemophillus influenzae) por Craig Venter y su compañía TIGR.  Luego siguió por la secuenciación del Genoma de la levadura S. cerevisiae por un consorcio europeo y a fines de la década por el genoma de C. elegans, el primer organismo con sistema nervioso.  Este avance culminó con la secuenciación del genoma humano el año 2001.

Ahora estamos en la era post-genómica en que estamos enfrentados al enorme desafío de entender e integrar la función de los genes en la maravillosa pero complejísima trama que sustenta la vida a nivel de las moléculas.