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Secuenciación del ADN

Definición de secuenciación de ADN

La secuenciación de ADN es el proceso de determinar la secuencia de nucleótidos dentro de una molécula de ADN . El ADN de cada organismo consta de una secuencia única de nucleótidos. La determinación de la secuencia puede ayudar a los científicos a comparar el ADN entre organismos, lo que puede ayudar a mostrar cómo se relacionan los organismos.

Descripción general de la secuenciación de ADN

Esto significa que al secuenciar un tramo de ADN, será posible saber el orden en el que las cuatro bases de nucleótidos ( adenina, guanina, citosina y timina ) se encuentran dentro de esa molécula de ácido nucleico .

La necesidad de la secuenciación del ADN se hizo evidente por primera vez con la teoría de Francis Crick de que la secuencia de nucleótidos dentro de una molécula de ADN influía directamente en las secuencias de aminoácidos de las proteínas. En ese momento, se creía que un genoma completamente secuenciado conduciría a un salto cuántico en la comprensión de la bioquímica de células y organismos.

La secuenciación de ADN moderna consiste en métodos de alto rendimiento que permiten descubrir secuencias de ADN completas en cuestión de horas. Esta tecnología ha permitido que muchas empresas comiencen a ofrecer pruebas de ADN en el hogar. Muchos de los «resultados» encontrados por estas pruebas son simplemente correlaciones encontradas entre una variante genética y una determinada condición. Sin embargo, la tecnología también ha permitido a los científicos probar el ADN de muchos organismos para comprender mejor las relaciones evolutivas.

Ejemplo de secuenciación de ADN

Aunque la secuenciación del ADN solía llevar años, ahora se puede realizar en horas. Además, la primera secuencia completa de ADN humano costó alrededor de 3 mil millones de dólares. Ahora, ciertas compañías secuenciarán todo su genoma por menos de $ 1,000. Las pruebas más avanzadas analizarán cada nucleótido dentro de su genoma. Sin embargo, muchas empresas ofrecen ahora pruebas de polimorfismo de un solo nucleótido  .

Estas pruebas se enfocan en nucleótidos individuales dentro de genes que pueden significar ciertas variantes genéticas. Estos SNP, como se los conoce, se han correlacionado con ciertas afecciones y pueden ayudar a predecir cómo sus genes pueden influir en su vida. Algunos SNP están relacionados con diversas enfermedades, mientras que otros están relacionados con su metabolismo y cómo su cuerpo procesa los nutrientes. Se han encontrado miles de correlaciones diferentes y la secuenciación del ADN se puede utilizar para averiguar cómo afecta su genoma a su vida.

Métodos de secuenciación de ADN

Hay dos tipos principales de secuenciación de ADNEl método de terminación de cadena clásico más antiguo también se llama método Sanger. Los métodos más nuevos que pueden procesar rápidamente una gran cantidad de moléculas de ADN se denominan colectivamente técnicas de secuenciación de alto rendimiento (HTS) o métodos de secuenciación de próxima generación (NGS).

Secuenciación de Sanger

El método Sanger se basa en un cebador que se une a una molécula de ADN desnaturalizado e inicia la síntesis de un polinucleótido monocatenario en presencia de una enzima ADN polimerasa , utilizando el ADN desnaturalizado como plantilla. En la mayoría de las circunstancias, la enzima cataliza la adición de un nucleótido. Por tanto, se forma un enlace covalente entre el átomo de carbono 3 ′ de la molécula de azúcar desoxirribosa en un nucleótido y el átomo de carbono 5 ′ del siguiente. Esta imagen a continuación muestra cómo se forma este vínculo.

Condensación de ADN

Sin embargo, una mezcla de reacción de secuenciación tendría una pequeña proporción de nucleótidos modificados que no pueden formar este enlace covalente debido a la ausencia de un grupo hidroxilo reactivo , dando lugar al término ‘didesoxirribonucleótidos’, es decir, no tienen un 2 o Átomo de oxígeno 3 ‘en comparación con el correspondiente ribonucleótido. Esto terminaría prematuramente la reacción de polimerización del ADNAl final de múltiples rondas de tales polimerizaciones, se crearía una mezcla de moléculas de diferentes longitudes.

En los primeros intentos de utilizar el método Sanger, la molécula de ADN se amplificó primero con un cebador marcado y luego se dividió en cuatro tubos de ensayo, cada uno con un solo tipo de ddNTP. Es decir, cada mezcla de reacción tendría solo un tipo de nucleótido modificado que podría causar la terminación de la cadena. Una vez completadas las cuatro reacciones, la mezcla de moléculas de ADN creadas por la terminación de la cadena se sometería a electroforesis en un gel de poliacrilamida y se separaba según su longitud.


En la imagen de arriba, se sometió a electroforesis una reacción de secuenciación con ddATP a través de la primera columna. Cada línea representa una molécula de ADN de una longitud particular, el resultado de una reacción de polimerización que se terminó con la adición de un nucleótido ddATP. La segunda, tercera y cuarta columnas contenían ddTTP, ddGTP y ddCTP respectivamente.

Con el tiempo, este método se modificó para que cada ddNTP tuviera un marcador fluorescente diferente. El cebador ya no era la fuente del marcador radiactivo o del marcador fluorescente. También conocido como secuenciación de tinte-terminador, este método utilizó cuatro tintes con espectros de emisión no superpuestos, uno para cada ddNTP.


La imagen muestra la diferencia entre los cebadores marcados, los dNTP marcados y los NTP terminadores teñidos.


La imagen de arriba muestra una representación esquemática de la secuenciación del terminador de tinte. Hay una única mezcla de reacción que contiene todos los elementos necesarios para el alargamiento del ADN. La mezcla de reacción también contiene pequeñas concentraciones de cuatro ddNTP, cada uno con una etiqueta fluorescente diferente. La reacción completa se ejecuta en un gel capilar . Los resultados se obtienen mediante un análisis de los espectros de emisión de cada banda de ADN en el gel. Luego, un programa de software analiza los espectros y presenta la secuencia de la molécula de ADN.

Secuenciación de alto rendimiento

La secuenciación de Sanger sigue siendo útil para determinar las secuencias de tramos relativamente largos de ADN, especialmente a volúmenes bajos. Sin embargo, puede resultar caro y laborioso cuando es necesario secuenciar rápidamente una gran cantidad de moléculas. Irónicamente, aunque el método tradicional de terminación por colorante es útil cuando la molécula de