Descubierta nueva estructura del ADN: el i-motif

Por Javier Silva (Ingeniería UC)

Ya sea en procariontes o eucariontes, las distintas características y funciones básicas para la vida de un organismo se encuentran codificadas en un mismo lenguaje: el ADN. Esta estructura se compone de una secuencia específica de nucleótidos, moléculas conformadas por un grupo fosfato, un azúcar pentosa y una base nitrogenada. La polimerización de estas estructuras da origen a una doble hebra dextrógira que, en conjunto con una serie de proteínas asociadas, es capaz de llevar a cabo procesos como la replicación y transcripción del material genético, vitales para la reproducción celular y la síntesis proteica.

Figura 1. Otras estructuras, el Holliday junction y el G-Quadruplex.

Figura 1. Otras estructuras, el Holliday junction y el G-Quadruplex.

Hasta la fecha, se han hallado tres grandes estructuras posibles para el ADN: B-DNA, A-DNA y Z-DNA. Todas ellas correspondientes a dobles hélices, con diferencias en cuanto a diámetro, apertura, longitud, número de pares de bases por vuelta, o incluso, sentido de giro (B-DNA y A-DNA son dextrógiras, mientras que Z-DNA es levógira). Si bien las estructuras antes descritas presentan diferencias entre sí, todas poseen una característica común: la doble hélice, atributo que ha instaurado un paradigma sobre la estructura del ADN. Sin embargo, con el paso de los años esta visión ha ido perdiendo fuerza, a causa del descubrimiento de otras estructuras de DNA que se alejan de la clásica doble hélice. Algunas de estas estructuras son el Holliday junction, el G-triplex y el G-Quadruplex.

No fue hasta hace pocos días que un nuevo descubrimiento ha venido a incorporarse a este grupo de estructuras. El i-motif o “motivo intercalado” corresponde a una estructura en forma de nudo retorcido, formada por una de las dos cadenas que componen la doble hélice del DNA [1]. Esta cadena se pliega de tal forma que se tienen cuatro “hebras” en paralelo, las cuales enlazan sus bases nitrogenadas de forma cruzada, generando una estructura de “nudo” similar a la mostrada en la Figura 2. La existencia de estas estructuras ricas en C y G ya había sido propuesta en los años 90[2] y sintetizada in vitro, pero no se había probado su presencia en células humanas.

Figura 2. Estructura del i-motif.

Figura 2. Estructura del i-motif.

Para llevar a cabo la detección in vivo de estas estructuras, el grupo de investigadores diseñó un marcador biológico, consistente en un anticuerpo asociado a una molécula fluorescente (técnica conocida como inmunoflurescencia). El anticuerpo, denominado i-Mab, fue desarrollado para ser capaz de unirse específicamente a los motivos intercalados y señalar con un brillo verde fluorescente la ubicación de estos [2]. Al observar las zonas marcadas, el equipo pudo percatarse de que estas aparecían y desaparecían, indicando que las estructuras estaban en constante formación y disolución. Respecto a este último punto, el investigador Mahdi Zeraati señala que “el ir y venir de los i-motifs es una pista de lo que hacen. Parece probable que estén allí para ayudar a activar o desactivar genes y para determinar si un gen se lee activamente o no”[3].

Aparentemente, estas estructuras parecen desempeñar un rol fundamental en la expresión génica, participando como sitios de unión de proteínas reguladoras. Esta hipótesis se sustenta en la tendencia de los i-motifs de aparecer en regiones promotoras, sumada a la alta frecuencia en que estos se hallan durante la fase G1 del ciclo celular [4], etapa caracterizada por presentar una alta actividad asociada al material genético. Tanto la formación como la función concreta de estas estructuras siguen siendo desconocidas, pero el hecho de su hallazgo nos vuelve a recordar una lección fundamental: la biología es una ciencia cuyos paradigmas se hallan en constante cambio.

 

Referencias

[1] Wired.(24 de abril de 2018). Ecco una nuova forma del dna. Recuperado de: https://www.wired.it/scienza/biotech/2018/04/24/nuova-forma-dna/

[2] Bioscience. (30 de abril de 2018). Researchers Find a New Form of DNA in Cells. Recuperado de: https://www.biosciencetechnology.com/news/2018/04/researchers-find-new-form-dna-cells

[3] N+1. (25 de abril de 2018). Descubierta una nueva forma de ADN que no es la “doble hélice” que conocíamos. Recuperado de: https://nmas1.org/news/2018/04/26/nueva-estructura-adn

[4] Science Daily. (23 de abril de 2018). Found: A new form of DNA in our cells. Recuperado de: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/04/180423135054.htm

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