Resumen.
Las cadenas de ADN pueden enrollarse una sobre otra de dos formas: en sentido horario o en sentido anti horario. Es decir que si las cadenas giran a favor del movimiento de las agujas del reloj diremos que lo hacen en sentido horario, de lo contrario el sentido que adquiere el giro será denominado anti horario. Esto determina que existan dos variantes de AND, el que se enrolla en sentido horario se denomina Right Handed ADN y el que lo hace en forma contraria se denomina Left Handed ADN o ADN Z. Las variaciones conformacionales del ADN, esta asociado principalmente por las variaciones en la conformación de los nucleótidos que constituyen el ADN. Actualmente se reconoce que e. El ADN forma estructuras poco usuales tales como cruciformes o disposiciones en cadena triple y codos cuando interacciona con ciertas proteinas.
Abstract.
DNA strands can be rolled over one another in two ways: clockwise or counter-clockwise. That is, if the spin chains in favor of the motion of the clock will say that they do clockwise, otherwise the meaning that the spin is called anti clockwise. This determines that there are two variants of DNA, which is wound clockwise is called Right Handed DNA and does so in a manner contrary is called Left Handed Z-DNA or DNA conformational changes, is associated mainly from changes in the conformation of the nucleotides that make up DNA. It is now recognized that DNA structure is not a straight, steady, monotonous and uniform. The DNA is unusual structures such as cruciform or triple string arrangements and elbows as he interacts with certain proteins.
Antecedentes.
Hasta casi la mitad del siglo XX una de las preguntas que mantenía ocupados a los investigadores en el campo de la Biología Molecular y Celular era ¿Qué molécula posee la información genética? La mirada apuntaba principalmente a dos macromoléculas: las Proteínas y el ADN. Fue hasta la década delos 50´s que gracias a las experiencias y trabajos de Alfred D. Hershey y su colega Martha Chase se pudo comprobar, a través de estudios realizados con virus Bacterianos, que la información genética era portada por la molécula de ADN.
El broche de oro lo constituye el trabajo realizado por el Bioquímico estadunidense James D. Watson y el bioquímico Británico Francis Crick. Haya por el 25 de abril del año de 1953 la revista, Nature publica el modelo atómico de la estructura del ADN. Mucho de este trabajo solo fue recopilación de datos pues ya se sabía que: la molécula de ADN era muy grande, larga y delgada. Compuesta por nucleótidos que contenían las bases nitrogenadas Adenina, Timina, Citosina y Guanina. También Erwin Chargaff ya había analizado el ADN y confirmó que las cantidades de las Bases Púricas eran iguales a las de las Bases Pirimídicas. En síntesis, las cantidades de Adenina eran iguales a las de Timina y, las de Citosina se correspondían a las de Guanina.
El otro tipo de datos eran los procedentes estudios propuestos por; Maurice H. F. Wilkins y Rosalin Franklin sobre la difracción de rayos X sobre fibras de ADN. Mediante esta técnica descubrieron que: Las bases púricas y pirimidínicas se encuentran unas sobre otras, apiladas a lo largo del eje del polinucleótido a una distancia de 3,4Å. Las bases son estructuras planas orientadas de forma perpendicular al eje. El diámetro del polinucleótido es de 20 Å y está enrollado helicoidalmente alrededor de su eje. Cada 34 Å se produce una vuelta completa de la hélice.
Con todos estos datos, Watson y Crick intentaron construir el modelo de ADN. Para llevar la gran cantidad de información genética el modelo debía considerar dos aspectos fundamentales: ser heterogéneo y variado. Armaron así el modelo en hojalata y alambre y, como quien arma un rompecabezas, encajaron cada pieza en su lugar.
A medida que armaban el modelo, se dieron cuenta que los nucleótidos que conformaban la molécula de ADN podían encajarse en cualquier orden. Dado que la molécula de ADN posee miles de nucleótidos de largo, la variabilidad y la heterogeneidad estaban aseguradas, puesto que la combinación de las bases se volvía incalculable. Otra de las conclusiones a las que arribaron fue que la cadena poseía una dirección, ya que cada grupo fosfato está unido a un azúcar en la posición 5´ (el quinto carbono en el anillo de azúcar) y al otro azúcar en la posición 3´ (el tercer carbono en el anillo del azúcar). Así la cadena tiene un extremo 5´ y otro 3´. Lo interesante del trabajo fue el armado de la cadena complementaria. Las Adeninas únicamente podían aparearse con las Timinas y las Guaninas con las Citosinas. Pero, para que esto ocurra, la dirección de las cadenas debía ser inversa. Es así como extremo 5´ se aparea con el 3´, cabe decir que ambas cadenas son Antiparalelas.
La doble hélice exige que cada una de las Bases Nitrogenadas de una cadena se aparee en forma complementaria con la base de la otra cadena. Este apareamiento tiene lugar mediante las uniones Puente de Hidrógeno que se forman entre las mismas. Entre las Bases Adenina y Timina se forman dos uniones Puente de Hidrógeno, mientras que entre la Guanina y la Citosina se establecen tres uniones de la misma naturaleza. No esta demás aclarar que la unión entre las Bases Citosina y Guanina será, en consecuencia, más fuerte que la que se establece entre la Adenina y la Timina.
Definición del problema
ADN no es una estructura recta, estable, monótona ni uniforme, por ello se pretende estudiar las diferentes formas que presenta esta biomolécula, encargada de llevar a cavo el metabolismo celular, la duplicación de el mismo y, además se encarga de guardar toda la información genética.
Objetivo general.
El objetivo Principal de este primer trabajo es que el estudiante adquiera familiaridad con la biología molecular, que descubra que además de la forma A, B y Z, existen muchas formas biológicas en las que podemos encontrar el DNA y las implicancias de esto para la expresión y la vida, también se busca que se usen los recursos web y las TIC´s.
Justificación.
Ya que el ADN no es una estructura recta, estable, monótona y ni uniforme el presente trabajo se realizara con la finalidad de estudiar y comprender las estructuras en las que se encuentra el ADN, ya que en la mayor parte de la naturaleza esta biomolécula se encuentra en el mayor de los casos en la forma B, que fue propuesta en el año de 1953.
Fundamento teórico
El modelo de la Doble Hélice propuesto por Watson y Crick está basado en estudios del ADN en disolución (hidratado). La denominada forma B ó ADN-B tiene un mayor interés biológico ya que es la que presenta el ADN en interacción con las proteínas nucleares. Además de la forma B, existen otras estructuras posibles que puede presentar el ADN. Algunas de estas alternativas son las siguientes:
ADN-B: ADN en disolución, 92% de humedad relativa, se encuentra en soluciones con baja fuerza iónica se corresponde con el modelo de la Doble Hélice.
ADN-A: ADN con 75% de humedad, requiere Na, K o Cs como contraiones, presenta 11 pares de bases por giro completo y 23 Å de diámetro. Es interesante por presentar una estructura parecida a la de los híbridos ADN-ARN y a las regiones de autoapareamiento ARN-ARN.
ADN-Z: doble hélice sinistrorsa (enrollamiento a izquierdas), 12 pares de bases por giro completo, 18 Å de diámetro, se observa en segmentos de ADN con secuencia alternante de bases púricas y pirimidínicas (GCGCGC), debido a la conformación alternante de los residuos azúcar-fosfato sigue un curso en zig-zag. Requiere una concentración de cationes superior a la del ADN-B, y teniendo en cuenta que las proteínas que interaccionan con el ADN tienen gran cantidad de residuos básicos sería posible que algunas convirtieran segmentos de ADN-B en ADN-Z. Las posiciones N7 y C8 de la Guanina son más accesibles.
Materiales y métodos
El presente trabajo se realizo en el centro de información del instituto tecnológico de ciudad Altamirano. A través de consultas bibliográficas y de internet. La bibliografía utilizada fue la de Bioquímica de Thomas M. Devlin, 2000.
Resultados
ADN-C: ADN con 66% de humedad, se obtiene en presencia de iones Li, muestra 9+1/3 pares de bases por giro completo y 19 Å de diámetro.De cadena sencilla. Se sintetiza a partir de una hebra simple de ARNm maduro. Se suele utilizar para la clonación de genes propios de células eucariotas en células procariotas, debido a que, dada la naturaleza de su síntesis, carece de intrones.
ADN triple hélice o ADN-H: "In vitro" es posible obtener tramos de triple hélice intercalando oligonucleótidos cortos constituidos solamente por pirimidinas (timinas y citosinas) en el surco mayor de una doble hélice. Este oligonucleótido se une a pares de bases A-T y G-C mediante enlaces de hidrógeno tipo Hoogsteen que se establecen entre la T o la C del oligonucleótido y los pares A-T y G-C de la doble hélice. No se sabe la función biológica del ADN-H aunque se ha detectado en cromosomas eucarióticos.
ADN con enrollamiento paranémico: Las dos hélices se pueden separar por traslación, cada hélice tiene segmentos alternantes dextrorsos y sinistrorsos de unas cinco bases. Uno de los principales problemas del modelo de la doble hélice (ADN-B) es el enrollamiento plectonémico, para separar las dos hélices es necesario girarlas como un sacacorchos, siendo necesario un gran aporte energético.
ADN cuádruplex: "In vitro" se han obtenido cuartetos de Guanina (ADN cuádruplex) unidas mediante enlaces tipo Hoogsteen, empleando polinucleótidos que solamente contienen Guanina (G). Los extremos de los cromosomas eucarióticos (telómeros) tienen una estructura especial con un extremo 3' OH de cadena sencilla (monocatenario) en el que se repite muchas veces en tándem una secuencia rica en Guaninas. Se piensa que el ADN cuádruplex telomérico serviría para proteger los extremos cromosómicos de la degradación enzimática.
ADN nódulo: consiste en dos pares de triples hélices intermoleculares.
ADN dislocado: esta estructura se forma mediante el desenrroscamiento de la doble hélice y el posterior apareamiento de una copia de la repetición directa con la copia adyacente en la otra cadena.
ADN curvado: las secuencias de ADN con segmentos de 4 a 6 Adeninas separados a intervalos regulares de 10 bases producen conformaciones curvadas astas curvas son al parecer, un elemento fundamental para que esta molécula pueda interaccionar con proteinas que catalizan procesos tan importantes como la replicación, transcripción y la recombinación.
ADN cruciforme: son estructuras cruciformes. Las repeticiones (palíndromos) invertidas (o especulares) de segmentos de polipurinas/polipirimidinas también pueden formas estructuras cruciformes o en horquilla mediante la formación de emparejamientos intracatenarios.
Conclusiones
Ya sea de manera natural o artificial existen deferentes formas de ADN que esta dado por factores como el porcentaje de hidratación y concentración salina. Pero ya sea cualquier forma todas las cadenas son antiparalelas, ademas ciertas formas son mas largas y delgadas y el numero de pares por vuelta difiere.
Recomendaciones
La especificidad de los triplex de ADN puede proporcionar estrategias para el potencial de expresión de ciertos genes.
Fuentes Consultadas
M. Devlin Thomas. 2000. Bioquímica, libro de texto con aplicaciones clínicas. Editorial Reverte, S.A. Impreso en México.
