ADNEstructura

El ácido desoxirribonucleico, frecuentemente abreviado como ADN (y también DNA, del inglés deoxyribonucleic acid), es un tipo de ácido nucleico, una macromolécula que forma parte de todas las células. Contiene la información genética usada en el desarrollo y el funcionamiento de los organismos vivos conocidos y de algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria.

El ADN está compuesto de cuatro letras (o bases) del alfabeto genético, cuyas secuencias forman palabras comprensibles por la máquina celular. Este enorme manual de instrucciones lleva 3.500 millones de letras que se encadenan a lo largo de la molécula del ADN y de las cuales solo una pequeña parte, los genes, dan órdenes efectivas.

Si el conjunto de estas letras fuera impreso, formarían 3.500 volúmenes de 500 páginas. El cuerpo humano tiene menos de 30.000 genes, de tamaño muy variable, que le permiten vivir y reproducirse.

Desde el punto de vista químico, el ADN es un polímero de nucleótidos, es decir, un polinucleótido. Un polímero es un compuesto formado por muchas unidades simples conectadas entre sí, como si fuera un largo tren formado por vagones. En el ADN, cada vagón es un nucleótido, y cada nucleótido, a su vez, está formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede ser adenina→A, timina→T, citosina→C o guanina→G) y un grupo fosfato que actúa como enganche de cada vagón con el siguiente.

Lo que distingue a un nucleótido de otro es, entonces, la base nitrogenada, y por ello la secuencia del ADN se especifica nombrando sólo la secuencia de sus bases. La disposición secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena (el ordenamiento de los cuatro tipos de vagones a lo largo de todo el tren) es la que codifica la información genética: por ejemplo, una secuencia de ADN puede ser ATGCTAGATCGC... En los organismos vivos, el ADN se presenta como una doble cadena de nucleótidos, en la que las dos hebras están unidas entre sí por unas conexiones denominadas puentes de hidrógeno.

Este ADN, al igual que los ADN bacterianos, es una molécula bicatenaria, circular, cerrada, sin extremos (cromosoma mitocondrial). En los seres humanos tiene un tamaño de 16.569 pares de bases, conteniendo un pequeño número de genes, distribuidos entre la cadena H (de heavy, pesada en inglés y la cadena L (de light, ligera), debido a su diferente densidad cuando son centrifugadas en gradiente de CsCl.

El número de genes en el ADN mitocondrial es de 37, frente a los 20.000 - 25.000 genes del ADN cromosómico nuclear humanos. Codifica dos ARN ribosómicos, 22 ARN de transferencia y 13 proteínas que participan en la fosforilación oxidativa. El cromosoma mitocondrial se organiza en "nucleoides", de tamaño variable y de unos 0,068 nanómetros de tamaño en humanos, y formados por entre 5-7 cromosomas y algunas proteínas, como el factor de transcripción mitocondrial A, la proteína de unión a ADN mitocondrial de cadena sencilla y la helicasa Twinkle. Su número por mitocondria es muy variable, pero su distribución se realiza a intervalos fijos, y muchos de ellos parecen localizarse en los "tubos mitocondriales". Parece ser que los nucleoides mitocondriales podrían tener un comportamiento "en capas", llevando a cabo la replicación en su centro, mientras que en la periferia sitúan la traducción de las proteínas necesarias para la cadena respiratoria. El número de tales nucleoides sería de varios cientos (400-800) en células de cultivo, y mucho menores en otras especies en que su tamaño es mayor.

El ADN mitocondrial está en replicación constante, independientementemente del ciclo y del tipo celular. Se piensa que tiene lugar de forma asíncrona, es decir, que tiene lugar en las dos cadenas en tiempos diferentes y con dos orígenes distintos hacia direcciones contrarias. El comienzo tendría lugar en el origen de la cadena pesada, situado en el bucle D, y replicaría ésta tomando como molde la cadena ligera. Cuando se alcanza el segundo origen, situado a dos tercios de distancia del primero, comienza la segunda ronda de replicación en sentido opuesto. Se ha propuesto un nuevo sistema de replicación que coexistiría con el primero. Sería bidireccional y comportaría una coordinación entre hebras directas y retrasadas. En la replicación en mamíferos estarían involucradas la polimerasa γ y la helicasa twinkle.

El ADN mitocondrial está sometido a un importante estrés por su proximidad con los centros de producción de radicales libres de oxígeno, de forma que disponen de una varia y compleja maquinaria de reparación, lo cual incluye diversas formas de recombinación, tanto homóloga como inhomóloga.

James Watson y Francis Crick transformaron la biología con su descubrimiento del ADN en 1953, y dieron el primer paso para lo que serían después los avances del genoma humano y la clonación de organismos. Pero la historia de la doble hélice esconde mucho más que el trabajo arduo de dos científicos. La histeria de la Guerra Fría y el chauvinismo masculino también jugaron su papel. Ninguno de los dos científicos era biólogo. Watson, era un zoólogo estadounidense, mientras Crick era un físico inglés. Para 1951, ambos impetuosos, arrogantes y altamente competitivos, decidieron trabajar juntos en el Cavendish Laboratory (Cambridge, Inglaterra), para resolver uno de los problemas clave en la biología de aquella época: el ADN y su capacidad para codificar la información.

Watson y Crick hicieron su mejor esfuerzo para no dejarse ganar la carrera por el famoso químico estadounidense Linus Pauling. La era del McCarthismo les compró tiempo. Pauling estaba a punto de abordar un avión a Inglaterra en mayo del 52 para lograr acceso a rayos X detallados del ADN, cuando el gobierno de Estados Unidos le retuvo el pasaporte argumentando sus actividades antiamericanas. Las imágenes de rayos X habían sido creadas por Maurice Wilkins y Rosalind Franklin. Estos científicos ayudaron a descifrar el código, pero su aversión mutua bloqueó la colaboración. Franklin, una de las pocas mujeres en investigación, fue tan relegada que decidió retirarse. Wilkins le mostró a Watson una de las imágenes del ADN de Franklin sin su aprobación y ese fue el momento de la iluminación: Watson se dio cuenta de que los patrones formados en cruz en la fotografía tenían que estar formados como una hélice. Así, conjuntamente con Crick, construyó un modelo de metal de dos hélices unidas entre sí por pares de cuatro moléculas. El reporte sobre el modelo en la publicación Nature, en 1953, dio a ambos, Watson y Crick, conjuntamente con Wilkins, el premio Nóbel de Medicina en 1962. Franklin, olvidada, murió de cáncer en 1958.

Watson continúa su trabajo en el Cold Spring Harbor Laboratory en Long Island, Nueva York. Mientras Crick lleva a cabo investigaciones genéticas en el Salk Institute en San Diego. En un artículo en Nature, de 1974, este científico escribió: "Más que creer que Watson y Crick hicieron la estructura del ADN, diría más bien que la estructura hizo a Watson y Crick".

Es, en efecto, gracias a ellos que se sabe que el patrimonio genético humano se basa en 23 pares de cromosomas.

Y sobre todo, que cada uno de ellos, situado en el corazón de las células, es de hecho una larga doble hélice formada de ácido desoxirribonucleico (ADN). Los instrumentos de la biología molecular han favorecido una explosión de la genética permitiendo cortar este ADN, detectar y estudiar los genes defectuosos así como los errores de programación, responsables de las enfermedades genéticas.

Esta evolución ha permitido desarrollar el diagnóstico prenatal, identificar genes de enfermedades -corea de Huntington, distrofia muscular de Duchenne-, explorar los vínculos entre la genética y el cáncer y poner a punto métodos de diagnóstico y pronósticos.

Los conocimientos adquiridos también irrumpieron en la medicina legal con las técnicas de huellas genéticas para las investigaciones de paternidad y la identificación de los individuos sospechosos de crímenes o de víctimas de catástrofes.

Luego de este descubrimiento, se han podido producir sustancias terapéuticas por ingeniería genética, como la insulina para los diabéticos, el factor 8 de coagulación para la forma más frecuente de hemofilia, así como vacunas.

Pero este desarrollo de la genética no cesa de plantear interrogantes éticas, sobre la posible intromisión en la vida privada o discriminaciones, pruebas genéticas que puedan servir para la selección de los nacimientos, o intentos de fabricar clones humanos.

FIN

Álvaro González Carretero

Carlos Dos Santos

B1ºA

•Aproximadamente, ¿cuántos genes

tiene nuestro cuerpo?

•¿Qué avances de han producido en la medicina

y biología gracias al descubrimiento

de Watson y Crick?