Una estructura alternativa para el ADN

VidaEl ADN, esa maravillosa y retorcida molécula de la vida, tiene un alter ego, según revela una investigación de la Universidad de Michigan (UM) y de la Universidad de California en Irvine.

En raras ocasiones, sus bloques básicos “se sacuden y retuercen” deformando la familiar doble hélice en una forma distinta.

“Demostramos que la doble hélice simple del ADN tiene formas alternativas – durante un uno por ciento del tiempo – y que esta forma alternativa es funcional”, dice Hashim M. Al-Hashimi, que es Profesor Robert L. Kuczkowski de Química y Profesor de Biofísica en la UM. “Juntos, estos datos sugieren que hay múltiples capas de información almacenada en el código genético”. Los hallazgos se publicaron on-line el 26 de enero en la revista Nature.

Se ha sabido desde hace tiempo que la molécula de ADN puede curvarse y doblarse, de forma similar a una escala de cuerda, pero a través de estos giros sus bloques básicos – conocidos como bases – permanecen emparejados de la misma forma que describieron originalmente James Watson y Francis Crick, que propusieron la estructura de escalera espiral en 1953. Adaptando la tecnología de Resonancia Magnética Nuclear (RMN), el grupo de Al-Hashimi fue capaz de observar formas alternativas transitorias en las que algunos escalones de la escalera se salían y volvían a ensamblar en estructuras estables distintas a los pares de bases típicos de Watson-Crick.

La cuestión era, ¿cuáles eran estas estructuras alternativas estables?

“Usando la RMN, fuimos capaces de acceder al desplazamiento químico de esta forma alternativa”, dice la estudiante de graduado Evgenia Nikolova. “Estos desplazamientos químicos son como huellas dactilares que nos hablan de la estructura”. A través de un cuidadoso análisis, Nikolova se dio cuenta de que las “huellas” tenían una orientación típica en la cual ciertas bases estaban giradas 180 grados.

“Es como tomar la mitad de un escalón y darle la vuelta de forma que la cara opuesta apunte hacia arriba”, dice Al-Hashimi. “Si haces esto, aún puedes poner las dos mitades del escalón juntas, pero ya no tienes un par de bases de Watson-Crick; es algo conocido como par de bases Hoogsteen”.

“Usando un modelado computacional, validamos que las bases individuales pueden girar dentro de la doble hélice para lograr estos pares de bases Hoogsteen”, dice Ioan Andricioaei, profesor asociado de química en la Universidad de California en Irvine.

Los pares de bases Hoogsteen habían sido observados anteriormente en ADN de doble hebra, pero sólo cuando la molécula está ligada a proteínas o medicamentos o cuando el ADN está dañado. El nuevo estudio muestra que bajo circunstancias normales, sin influencia exterior, ciertas secciones del ADN tienden a cambiar brevemente hacia la estructura alternativa, en lo que se conoce como “estado excitado”.

Estudios anteriores de la estructura del ADN dependían principalmente de técnicas tales como los rayos-X y la RMN convencional, que no puede detectar unos cambios estructurales tan fugaces o raros.

“Estos métodos no capturan las formas estructurales alternativas del ADN que pueden existir durante apenas un milisegundo, o en muy poca abundancia, como un 1% de los casos”, comenta Al-Hashimi. “Aprovechamos los métodos de la nueva solución de RMN que se habían usado anteriormente para estudiar las extrañas deformaciones en proteínas y lo adaptamos de forma que pudiesen usarse para estudiar estados raros en ácidos nucleicos. Ahora que tenemos las herramientas adecuadas para observar estos estados excitados, podemos encontrar otros estados de vida corta en el ADN y ARN”.

Debido a las interacciones entre el ADN y las proteínas se cree que están dirigidas tanto por la secuencia de bases como por los pliegues de la molécula, estos estados excitados representan un nivel de información completamente nuevo contenido en el código genético, señala Al-Hashimi.

Además de Al-Hashimi, Nikolova y Andricioaei, los autores del artículo son la estudiante no graduada Abigail Wise y el profesor asistente e química Patrick O’Brien de la UM y la investigadora de posdoctorado Eunae Kim de la Universidad de California en Irvine.

Los investigadores recibieron fondos de la Fundación Nacional de Ciencia, el Instituto Nacional de Salud y la Universidad de Michigan.


Autor: Nancy Ross-Flanigan
Fecha Original: 26 de enero de 2011
Enlace Original

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Comments (10)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: El ADN, esa maravillosa y retorcida molécula de la vida, tiene un alter ego, según revela una investigación de la Universidad de Michigan (UM) y de la Universidad de California en Irvine. En raras ocasiones, sus bloques básic…..

  2. [...] This post was mentioned on Twitter by Angel Sánchez, Zebenzuí J. Santana, Sithdown, La Voce , Ciencia Hoy and others. Ciencia Hoy said: RT @cienciakanija: Una estructura alternativa para el ADN http://bit.ly/hI4k1R [...]

  3. jurl

    Bien, bien, va a ser la noticia del mes (o del año) xD

  4. edgar

    Seria bueno preguntarse ¿estos cambios en la molecula no se producirán por la propia tecnica utilizada la RMN, osea que sea un falso positivo? Y de no ser asi ¿estos cambios de milisegundos no sera una de las causas de varias enfermedades?

    Muchas Preguntas.

    • jurl

      No creo, la RMN lo que mide (grosso modo) son los entornos de los átomos (su propio nombre: resonancia magnética nuclear, de cada núcleo), se hace RMN por núcleos, RMN de protón, H-1 -también de tritio, usando sustancias marcadas isotópicamente-, RMN de C-13 (aprovechando el C-13 natural presente en los compuestos orgánicos o también marcado), etc, por ejemplo, la señal en RMN protón que emite el átomo de hidrógeno que está unido a cualquiera de los carbonos en un etileno (eteno), porque los cuatro son equivalentes, tienen “el mismo entorno”, no admite mucha interpretación:
      http://www.muhlenberg.edu/depts/chemistry/chem201woh/1Hethylene.html

      Para moléculas algo más complejas tendrías este otro ejemplo,
      http://pages.unibas.ch/mdpi/ecsoc-4/c0030/Image528.gif

      en el caso de macrogigantobestiomoléculas como el DNA las cosas son “algo” más complicadillas, en parte también está “fijar” estructuras de vida brevísima, pero de la técnica te puedes fiar, primero porque de lo que se trata es precisamente de discernir entornos nucleares más que estructuras (que se deducen de los entornos), y segundo para mí es más fiable por ejemplo que la espectroscopía de r-X, que obliga a preparaciones de las muestras mucho más complejas y más alejadas de su forma natural (y ése es su talón de Aquiles).

  5. reneco

    ¿Estos cambios internos en la molécula de ADN ayudarían a producir variación genética? así no se tendría tanto que atribuir estos cambios a factores externos como radiación o agentes químicos para provocar variación genética necesaria para la evolución

  6. Gracias jurl por la aclaracion de la duda!

  7. [...] Fuente: http://www.cienciakanija.com/2011/02/03/una-estructura-alternativa-para-el-adn/ [...]

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