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La maravilla de una macromolécula: el DNA

DNA-5 cuadruple

 Alexis Mendoza-León, PhD. 

Hace 60 años se estableció la estructura de la maravillosa molécula denominada DNA (ácido desoxirribonucleico), considerada como el material genético de un organismo, dando inicio a la historia de la biología molecular como disciplina. En 1953 los científicos James Watson (USA) y Francis Crick (UK) propusieron la estructura de doble hélice para el DNA.1 

Lo sorprendente y extraordinario del hecho, opinión personal aparte de sus implicaciones científicas, fue el que estos investigadores no llevaron a cabo un solo experimento, solo razonaron y ensamblaron resultados generados por investigadores como Erwin Chargaff, Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, y Linus Pauling. Chargaff y col., analizando el DNA de diversos organismos encontraron que el contenido de  bases de purinas (Adenina + Guanina) es equivalente al contenido de  bases de pirimidinas (Timina + Citosina), estableciendo lo que se conoció como “Reglas de equivalencia”  [%(A+G) = %(T+C)]; Rosalind Franklin y Maurice Wilkins establecieron el patrón de difracción de rayos X del DNA; y Linus Pauling, mediante interpretación incorrecta de resultados de difracción de rayos X, propuso una estructura de triple hélice para el DNA. La propuesta del modelo de doble hélice fue publicada en una nota breve de la revista Nature.2

En una segunda publicación en el mismo año, los autores señalaron las implicaciones genéticas del modelo, dando respuesta a los principios que debía cumplir el DNA para ser considerado el material genético; primero, la información genética está representada por la secuencia de nucleótidos presente en el DNA; segundo, perpetuación del material genético, el DNA es capaz de generarse asimismo mediante el proceso de replicación; tercero, la información genética es leída y reproducida mediante el proceso de transcripción y síntesis de proteína; y cuarto, la estabilidad y variabilidad de la información genética, lo cual se explica mediante los cambios que ocurren en la secuencia de nucleótidos del material genético, mediante mutaciones y/o procesos de combinación de la misma información genética llamado proceso de recombinación.3

Posteriormente, se han demostrado formas alternativas de la estructura del DNA bajo diversas condiciones experimentales de sal y solvatación, sin verificación de su significado biológico; sin embargo, en condiciones fisiológicas, se ha encontrado en algunas regiones de la molécula de DNA la llamada forma Z-DNA asociadas a eventos de regulación de la expresión genética.

De igual forma al DNA, el RNA (ácido ribonucleico) también es considerado el material genético en organismos como algunos virus; químicamente, la estructura del RNA es similar a la del DNA pero de cadena sencilla.

Sesenta años más tarde, la historia del DNA continúa. Recientemente, Biffi y col. (2013) han preparado anticuerpos específicos que reconocen la estructura “cuádruple hélice G-DNA”.4,5 Esta estructura G-DNA ha sido identificada en regiones ricas en G, que toman configuraciones estructurales que asemejan una estructura de cuádruple hélice en el DNA en lugar de una doble hélice. El trabajo de Biffi y col. demuestra la presencia de estas estructuras en diversas regiones del genoma humano y de mayor interés es el hecho de establecer la relación de estas estructuras con el proceso de replicación y en consecuencia con el proceso de división celular. Igualmente, la estructura cuádruple G está asociada a las regiones terminales de los cromosomas, los telomeros, determinantes en la estabilidad cromosómica y relacionadas con la enzima telomerasa, responsable del mantenimiento de la longitud de los telomeros en el proceso de replicación del DNA.6

El interés despertado por el DNA-G se genera por su potencialidad como un blanco especifico de droga, particularmente en cáncer, donde hay una mayor actividad del proceso de división celular de células neoplásicas.

Dentro de los encantos que guarda una molécula como el DNA, recientemente fue resuelta la funcionalidad del DNA llamado basura en células eucariotas.7 Probablemente, la molécula de DNA guarda otros retos de interés para la ciencia y aquí estaremos para compartirlos con Uds.

Referencias

  1. Rutherford A. 2013. http://alturl.com/eeubb
  2. Watson JD & Crick FHC. 1953. http://alturl.com/7c2yi  
  3. Watson JD & Crick FHC. 1953. http://alturl.com/qcaew
  4. Biffi et al. 2013. http://alturl.com/iqqrt
  5. http://alturl.com/caqfg
  6. http://alturl.com/auuyv
  7. Mendoza-León A. https://piel-l.org/blog/28287

 

Acerca de Alexis Mendoza-León

Alexis Mendoza-León, PhD. Venezolano, UCVista, Biólogo

3 comentarios

  1. Luz Bettina Villalobos

    Considero que estos primeros 60 años del establecimiento de la estructura del ADN, determinó un antes y después en las ciencias biológicas en la búsuqeda de respuestas y el surgimiento a la vez de nuevas preguntas que impulsaron nuevas ciencias. La genomica, metagenomica, pangenomica acompañada de la proteomica y la metabolomica,son los elementos de un conjunto que hacen posible la comprensión de la individualidad de cada organismo. Eso por el momento, pues cada vez que se conoce más sobre esta molécula, los horizontes se abren a nuevos retos. Excelente que tanto la Editorial como esta Ventana Molecular, haya sido dedicado a esta maravilla.

  2. Amalia Panzarelli

    Excelente su artículo. Muy bien que tanto el Editorial como esta sección de Ventana Molecular la hayan dedicado a los 60 años oficiales del “descubrimiento” del DNA. Ésta es la molécula que apasiona, que instruye y que ha marcado y marcará el camino correcto de la ciencia.
    Complementa otro anterior suyo (referenciado como 7), que también leí varias veces y entendí pero no opiné, sobre un aspecto que ha generado y genera polémica como es el ADN no codificante (también denominado ADN basura o junk DNA) correspondiente a secuencias del genoma que no generan una proteína y sus potencialidades futuras y las conclusiones iniciales del proyecto ENCODE. Solo soy dermatólogo clínico pero siempre le he seguido la pista al ADN. Mis respetos y gracias por instruirnos en ese complejo mundo molecular.

    Amalia Panzarelli
    Caracas

  3. A Mendoza-León

    Estimadas colegas, Dras.Villalobos y Panzarelli, gracias por sus comentarios. La molécula es tan fascinante como la belleza de la mujer. Realmente, creo que nos queda mucho por aprender del DNA, el mejor ejemplo de ello fue la secuenciación del genoma humano que generó una explosión tecnológica y un cumulo de conocimiento que todavía estamos intentando entenderlo

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