¿Por qué se usa cloruro de magnesio en la PCR?

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Comstock/Comstock/Getty Images

Cuando un investigador de la escena del crimen o un médico obtiene una muestra de ADN, a menudo no hay suficiente ADN disponible para analizarlo adecuadamente. Con el fin de simular el propio proceso de replicación del ADN del cuerpo, los científicos desarrollaron un proceso llamado reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que puede actuar como una máquina Xerox y hacer copia tras copia de una muestra de ADN. Hay muchos componentes en una reacción de PCR, y el cloruro de magnesio es uno de los más vitales.

Imitar al cuerpo

La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) fue desarrollada con el fin de imitar la propia forma de replicar el ADN de la naturaleza. El ADN es una secuencia de repetición de nucleótidos, y cada nucleótido contiene tres partes. La columna vertebral del ADN es una unidad de azúcar y fosfato que se repite, y cada azúcar tiene una base nitrogenada se le atribuye. Hay cuatro bases nitrogenadas, guanina, citosina, adenina y timina. El ADN consiste en dos cadenas de fosfato y azúcar en paralelo una a otra con dos bases nitrogenadas de unión entre cada dos azúcares. Cuando el ADN se replica en el cuerpo, una enzima llamada helicasa rompe los enlaces entre las bases nitrogenadas. Una segunda enzima, la ADN polimerasa, concede nuevos nucleótidos en lugar de los antiguos. Por último, una tercera enzima llamada ADN ligasa ​​une a las nuevas moléculas.

Componentes de la reacción de la PCR

Unos pocos cambios tienen que hacerse con el fin de replicar el ADN en una reacción de laboratorio. En lugar de la helicasa, una reacción de PCR simplemente utiliza el calor para romper los enlaces entre las bases nitrogenadas. La ADN polimerasa humana no es lo suficientemente estable como para soportar esta temperatura. Una molécula similar llamada polimerasa taq, o polimerasa termoestable, se utiliza en su lugar debido a que puede soportar los requisitos de calor de la PCR. Además, una reacción de PCR requiere nucleótidos libres, un tampón, y magnesio.

El rol del cloruro de magnesio

El cloruro de magnesio es el método preferido para la adición de magnesio a un experimento de PCR. La polimerasa termoestable requiere la presencia de magnesio para actuar como un cofactor durante el proceso de reacción. Su función es similar a la de un catalizador, en el sentido que el magnesio no se consume en la reacción, pero la reacción no puede proceder sin la presencia del magnesio.

Efectos del magnesio en abundancia

Entre más magnesio se añade a una reacción de PCR, más rápido procederá la reacción. Sin embargo, eso no es necesariamente algo bueno. Si demasiado magnesio está presente, el ADN polimerasa funcionará muy rápido y tendrá más errores en el proceso de replicación. Esto dará lugar a diferentes hebras de ADN, que no representen necesariamente lo que proporcionaba la muestra original.

Efectos de usar poco magnesio

Si se usa magnesio en cantidades limitadas en una reacción, no procederá tan rápido como debiera. Puedes intentar ejecutar un ciclo de PCR 40, pero no obtener la cantidad de copias que pretendías. Cada ciclo de la PCR duplica la cantidad de ADN en el tubo de ensayo de manera exponencial. Así, mientras que comienzas con una pequeña cantidad, terminas con muchas veces esa cantidad inicial. Si no hay suficiente magnesio, parte de la ADN polimerasa no se activará y no funcionará. Sin embargo, el calor habrá desmontado el ADN ya está presente y no lo va a unir. Por lo tanto, todo el experimento puede ser arruinado si no hay suficiente magnesio presente.