Una misteriosa nueva forma de ADN se acaba de descubrir en las células humanas

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Cuando piensas en el ADN, lo más probable es que te imagines la famosa doble hélice, una estructura en forma de escalera elegantemente retorcida como un sacacorchos.

Pero el ADN no siempre asume esta forma. La existencia de una forma de ADN en humanos en particular, un nudo de código genético de cuatro cadenas, ha sido controvertida entre los científicos durante años. Debido a que a estos i-motifs (nombre con que se le conoce a esta forma) les encantan los ambientes ácidos (una condición que los científicos pueden crear en el laboratorio pero que no ocurre naturalmente en el cuerpo), muchos científicos pensaron que no podría existir en las células humanas.

La impresión artística de los i-motifs (mostrados en blanco y verde) con anticuerpos blancos en forma de Y que se unen a ellos.
Crédito: Chris Hammang

Pero en los últimos años, los estudios han señalado la posibilidad de que esta forma extraña de ADN podría, de hecho, existir en los seres humanos vivos. Ahora, un nuevo estudio publicado el 23 de abril en la revista Nature Chemistry proporciona la primera evidencia directa de que existe y que puede jugar un papel importante en la regulación de nuestros genes.

“Antes de esto, era una especie de idea académica que el ADN podía plegarse así, pero no se sabía para nada lo que significaba para la biología”, dijo el autor principal del estudio, Marcel Dinger, jefe del Centro Kinghorn de Genómica Clínica en el Instituto Garvan de Investigación Médica en Sydney. Ver estos i-motifs aparecer en células humanas vivas “fue bastante espectacular”, dijo.

Para detectar los i-motifs, Dinger y su equipo diseñaron un anticuerpo, una proteína que ataca a los invasores extraños en el cuerpo, específicamente para encontrar y adherirse a i-motifs. Etiquetaron estos anticuerpos con un tinte fluorescente y luego los inyectaron en las células humanas del laboratorio. Utilizando microscopios potentes, detectaron un grupo de puntos pequeños, brillantes, de color verde, con anticuerpos de color que se aferraban a i-motifs escurridizos.

Según Dinger, la parte más difícil de publicar este artículo fue probar que el anticuerpo se enganchó solo en i-motifs y no en otras formas de ADN. Lo hicieron al probar cómo interactuaba el anticuerpo con otras formas de ADN, como la doble hélice clásica y una estructura mejor estudiada relacionada con el i-motif, llamada cuadruplex G4. Efectivamente, el anticuerpo demostró ser fiel, no se unió a ninguna de estas otras formas.

“Este es un descubrimiento muy emocionante”, dijo Zoe Waller, profesora de biología química de la Universidad de East Anglia en el Reino Unido, que no participó en el estudio. “Este trabajo es la “cereza” de lo que ahora es una gran cantidad de evidencia de que estas formas de ADN existen y merecen un mayor estudio”.

Un rol en la regulación
Lo que realmente fascinó al equipo, Dinger le dijo a Live Science, no solo era que estos i-motifs existían en las células vivas, sino que estas luces verdes brillaban intermitentemente, lo que significaba que los i-motifs aparecían y luego se desplegaban repetidamente. En particular, los investigadores encontraron que el ADN se plegaba en i-motifs a tasas más altas durante una etapa específica de la transcripción (el proceso que inicia la traducción de los genes en proteínas), cuando el ADN apenas comenzaba a transcribirse activamente. Más tarde, el ADN volvió a su forma normal y desaparecieron los i-motifs. Según Dinger, esto probablemente significa que los i-motif juegan un papel muy específico en la regulación del proceso de transcripción.

De hecho, este estudio apoya la investigación previa en el laboratorio que mostraba que estos pliegues se producen en áreas que regulan los genes. Estas áreas incluyen los mismos extremos de los cromosomas llamados “telómeros” que se cree que juegan un papel en el envejecimiento y las regiones llamadas promotores que tienen la tarea de activar y desactivar los genes.

Pero a pesar de conocer algunas de las regiones en las que pueden aparecer estos pliegues, los investigadores aún no saben qué genes controlan los pliegues o qué sucede cuando se altera la célula para que no pueda formar estas estructuras.

“Hay mucho del genoma que no entendemos, probablemente como el 99 por ciento”, dijo Dinger. Ver el ADN plegado así en las células vivas “hace posible decodificar esas partes del genoma y comprender lo que hacen”.

De hecho, estos extraños pliegues están probablemente presentes en cada una de nuestras células, dijo Dinger. Y debido a que el genoma tiene menos pliegues como este en comparación con el ADN de forma regular, las drogas que se dirigen al ADN pueden ser capaces de unirse más específicamente, en comparación con las regiones no plegadas, dijo.

Estos tipos de medicamentos podrían ser útiles para el tratamiento del cáncer, por ejemplo. Un problema con ciertos tratamientos contra el cáncer es que no son lo suficientemente selectivos para atacar los tramos problemáticos de ADN, dijo Laurence Hurley, profesor de la Universidad de Arizona y director científico de Reglagene, una compañía que diseña moléculas terapéuticas para alcanzar códigos genéticos de cuatro cadenas como los i-motifs. En cambio, los medicamentos contra el cáncer también pueden unirse a otras partes del ADN, lo que puede provocar efectos secundarios posiblemente dañinos, dijo Hurley, quien no formó parte del nuevo estudio.

“He estado esperando que salga un estudio como este por mucho tiempo”, dijo Hurley a Live Science. “Esto proporciona una base firme para un gran esfuerzo terapéutico en torno a estas nuevas estructuras, y elimina la duda de que las personas hayan tenido acerca de si estas estructuras eran reales y tenían algún significado biológico”.

Este artículo fue publicado originalmente en Live Science por Yasemin Saplakoglu

 

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4 comentarios

  1. Jonathan Leonardo el

    O mejor robotito por qué us es una declinación mas latina que española en fin Aldo muchas gracias son muy interesantes tus aportes de divulgación científica que haríamos sin ti a mi por lo menos me cuesta leer un libro no soy como David bowie que cuando estaba vivo según decían podía leer 3 libros diarios a duras penas leo uno al año.

    Muchas gracias Titus.

  2. ¿Entonces aún no se ha confirmado que los telómeros están relacionados al envejecimiento? Vaya, creí que ya era un hecho. Por otro lado, ojalá ese descubrimiento en verdad ayude a la lucha contra el cáncer.

  3. Sebastián Tito el

    Quizás ese descubrimiento también derive en una mejor comprensión de las regiones de los promotores. Ya que la epigenética, en caso de comprobarse y entenderse, abriría un enorme abanico de posibilidades.

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