Análisis de la Evolución mediante Herramientas Moleculares: Electroforesis de Proteínas

La filogenia molecular es una rama de la filogenia que analiza las diferencias moleculares hereditarias para obtener información sobre las relaciones evolutivas existentes entre los organismos. Los resultados de los análisis filogenéticos moleculares se representan en árboles filogenéticos, o cladogramas, en los que se unen los diferentes taxones con su ascendencia común, deducida a partir de sinapomorfías o caracteres derivados compartidos.

La historia de la biología evolutiva molecular se remonta a principios del siglo XX, con la aparición de la bioquímica comparada, aunque el término “evolución molecular” se acuñó en los años 60-70 a raíz del auge de las técnicas de biología molecular. La llegada de la secuenciación de proteínas permitió a los biólogos moleculares crear filogenias basadas en la comparación de secuencias y utilizar las diferencias entre las secuencias homólogas como un reloj molecular para estimar el tiempo desde el último antepasado común.

Mientras que los biólogos evolutivos se fueron introduciendo tentativamente en la biología molecular, los biólogos moleculares volvieron rápidamente su atención hacia la evolución. Así, a principios de los años 60, las técnicas de secuenciación de proteínas habían avanzado hasta el punto de que la comparación directa de secuencias de aminoácidos homólogos era factible.

En 1962, Linus Pauling y Emile Zuckerkandl propusieron utilizar el número de diferencias entre secuencias de proteínas homólogas para estimar el tiempo transcurrido desde la divergencia. La comprobación de esta teoría comenzó con la hemoglobina, la proteína en la que Pauling había centrado sus investigaciones y que fue secuenciada por Walter Schroeder. Los análisis de las secuencias no sólo apoyaron la filogenia aceptada de los vertebrados, sino también la hipótesis de que las diferentes cadenas de globina dentro de un único organismo también se pudieran remontar a una proteína ancestral común.

Objetivos de la Práctica

La práctica consta de una amplia introducción, en la que se presentan el dogma central de la biología molecular (ADN → ARN → PROTEÍNAS → FENOTIPO) y los procesos implicados en la síntesis de proteínas por los organismos: la transcripción (ADN → ARN) y la traducción (ARN → PROTEÍNAS).

Se proporciona asimismo una visión de la complejidad del estudio del proteoma en comparación con el análisis de genoma, dado que, por ejemplo en humanos, se estima que a partir de los 25.000–30.000 genes que codifican proteínas en el genoma, podrían generarse un número de proteínas diferentes que oscilaría entre 500.000–1.000.000.

Ya en la parte de laboratorio, se explica detalladamente el proceso de preparación de las muestras biológicas para la obtención de las proteínas musculares necesarias para llevar a cabo el estudio. Se presenta la técnica SDS-PAGE, mediante la cual las proteínas desnaturalizadas son separadas por electroforesis en geles de acrilamida. Se muestra cómo teñir y desteñir estos geles para obtener finalmente el patrón de bandas de proteínas con el que se podrán analizar las relaciones filogenéticas. Finalmente, se explica detalladamente cómo representar estas relaciones mediante la construcción de un cladograma.

Por último, se propone un caso práctico para que los estudiantes puedan resolver con las instrucciones proporcionadas.

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