La doble hélice del ADN… no siempre es lo que parece

Si habéis ido siguiendo este blog con el paso de los años o tenéis un claro interés por la biología molecular, seréis capaces de imaginar una hélice de ADN. En sí, si sólo os digo que imaginéis ADN, probablemente imaginaréis una doble hélice. La de Watson y Crick, lo que todo el mundo considera que es la forma normal del ADN que se empaqueta en los cromosomas. Pues bueno, no es tan sencillo. Lo que estáis imaginando es la forma B del ADN, algo que sabréis si tenéis conocimientos un poco más avanzados. Eso es una cadena doble, es ADN bicatenario.

Como últimamente he nombrado en varios contextos la forma Z del ADN, quizá es un buen momento para hablar de los plegamientos del ácido nucleico, porque no es doble hélice todo lo que lo parece… y hay tipos de hélices.

El primer ADN no era la típica doble hélice

Cualquier resumen de la historia del descubrimiento de la estructura del ADN hará referencia a las dos formas más conocidas del ADN, aunque tardamos todavía mucho tiempo en entender qué era lo que ocurría exactamente. Aunque Watson y Crick plantearon su modelo basándose ya en la forma B, Rosalind Franklin encontró dos formas distintas: la A y la B. La forma A era más propensa a cristalizar y en aquel momento se entendía que se debía a la deshidratación en los cristales, creyendo incluso que era algo que no ocurría en la naturaleza, eso que llamamos artefacto de laboratorio.

Pero la forma A existe y, comparándola con la doble hélice que todos imaginamos de la forma B, es más ancha y por lo tanto más compacta. Tras un giro completo, en lugar de los 10 pares de bases de la forma B, en la forma A habremos empaquetado 11. Con todo la idea inicial no iba desencaminada, ya que la idea actual es que la forma A existe en la naturaleza en contextos en los que se quiere proteger el ADN… de la deshidratación. Se ha estudiado principalmente en virus. Que realmente del B ahora sabemos que lo de 10 es un poco así y es más 10.5, pero eso ya son muchos detalles.

El ADN Z, otra vuelta de tuerca

Qué chispa con los títulos… a ver si me explico. La forma Z, que es la que está ahora de moda, es la tercera más común, aunque se han descubierto otras mucho menos frecuentes (creemos ahora). Es el rarito en la película. En lugar de girar «hacia la derecha» gira «hacia la izquierda», llevando la contraria a los otros dos. Además, la unidad de giro que se analiza ya no es una base, son packs de dos, y en una vuelta completa de la hélice Z caben 12 pares de bases. Además, para complicarlo, hace una especie de zigzag.

Desde su descubrimiento, hace ya unos cuantos años, se ha ido aclarando como la forma B cambia ocasionalmente a la forma Z. Ese cambio tiene una serie de implicaciones. Aunque los biólogos lo pensamos desde el punto de vista de las funciones generales, al resto lo que les suele preocupar es que tiene implicaciones en algunas enfermedades.

Recientemente se ha dado un empujón al estudio del ADN Z y por eso ha estado en las noticias, y por eso en mi Twitter podéis encontrar varios enlaces al respecto, peeeero lo que se ha encontrado en fagos NO es este ADN Z, es otro Z, otra cosa, de la que hablaré en otro post.

doble hélice de ADN B
Esto es el ADN en la forma B, la doble hélice «de toda la vida»… y tiene un fallo. Premio al que me lo diga!

No todo son dobles hélices… y las parejas cambian

Aunque esas formas son las comunes de dobles hélices, no puedo acabar este post sin aclarar que existen otras cosas. Por una parte tenemos el ADN H, que son triples hélices… y para complicarlo más pueden aparecer intercaladas en una doble hélice. Y si eso se queda corto, también puede haber hélices cuádruples, que no se diga.

Por otra parte, aunque hemos estudiado siempre lo de que los pares de bases son AT y GC… eso no es del todo cierto. Esos son los pares de bases canónicos, los que permiten la doble hélice B y quedan muy ordenaditos, los que llamamos «de Watson y Crick». Pero ahora sabemos que existen muchas otras posibilidades, porque básicamente todo se puede emparejar con todo… si cambiamos lo suficiente la forma. Uno de los pares de bases que más dolores de cabeza me ha dado ha sido el de Hoogsteen, que otro día explicaré si hay interés (si hay, decidlo). Y claro, el ADN no siempre tiene que formar pares de bases, puede ser de una sola cadena, lo que llamamos monocatenario.

El ARN va a su bola

Al igual que el ADN, el ARN puede aparecer con diferentes formas. En cambio, en el ARN nos extraña menos. Aunque sabemos que el ARN puede ser también monocatenario o bicatenario, porque estudiamos eso con los virus (y si no lo sabíais ahora ya sí), no nos imaginamos el ARN como una hélice.

El ARN en nuestra cabeza suele ser una cadena sencilla, sin plegamiento ni nada, del ARN mensajero. Ocasionalmente nos imaginamos que tiene lazos, si imaginamos que tiene intrones que tienen que ser eliminados. Todo depende de lo mucho que se profundizase en nuestras clases de ciencias y el número de gráficas sobre vacunas Covid que hayamos visto.

También podemos imaginar el ARN transferente, ese que se ocupa de hacer de intermediario para leer el mensajero e ir llevando el correspondiente aminoácido para hacer proteínas. Ese nos lo imaginamos con forma de cruz, porque es como aparecía en los libros de texto, pero es más bien una bola con lazos y protuberancias. ¿Y el ribosómico? Ese no solemos imaginarlo, porque está mezclado con proteínas. Pero la realidad es que el ARN puede tener mil plegamientos y jamás es una línea recta sin más. Su plegamiento regula muchas de sus funciones, incluyendo el plegamiento de las partes que todavía no sabemos qué hacen exactamente.

Diseñemos nuestro propio plegamiento

Quizá después de todo esto alguien pueda pensar que si en función de cómo se ponen las bases, hay plegamientos diferentes… ¿podemos diseñarlo? Porque he dicho que hay diferentes tipos de pares de bases y eso altera la hélice. Además, hay ácido nucleico monocatenario y bicatenario, y hay lazos. ¿Podemos darle forma? Antes de que alguien se venga arriba os tengo que decir que «ya está todo inventao». Ese concepto es lo que conocemos como ADN origami, y se está utilizando para diseñar estructuras minúsculas que puedan utilizarse en el futuro… ¿para qué? Eso será otra historia.

¿Quieres saber más? Si mi resumen se te ha quedado corto, quizá quieras empezar a profundizar un poco más con esta review: Beyond the double helix: DNA structural diversity and the PDB

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