La impresión de un artista de la estructura del ADN i-motif dentro de las células, junto con la herramienta basada en anticuerpos que se utiliza para detectarlo. Chris Hammang Hace unos 65 años, James D. Watson y Francis H.C. Crick hizo un descubrimiento revelador. "¡Hemos encontrado el secreto de la vida!" Crick espetó en un pub, Watson diría más tarde, después de que la pareja mapeó la famosa estructura de doble hélice del ADN.
Ahora los científicos han descubierto que el "secreto de la vida", el ADN, alberga otro tipo de estructura. Además de la espiral de doble hebra, una maraña de cuatro hilos, conocido como i-motif, se ha demostrado que existe en todo nuestro material genético. Su detección dentro de las células humanas sugiere que se produce de forma natural y puede tener un papel biológico que podría dirigirse al tratamiento de enfermedades como el cáncer.
"La gente ya había demostrado que se pueden formar estas estructuras i-motif en el tubo de ensayo utilizando técnicas de laboratorio, "dice Daniel Christ, jefe de terapéutica de anticuerpos en el Instituto Garvan de Investigación Médica en Australia y coautor de un estudio sobre las estructuras del ADN publicado el 23 de abril en Nature Chemistry. "Pero lo que había sido sobresaliente es la validación de que estas estructuras existen realmente en células humanas vivas. Eso es lo que hemos demostrado ahora y significa que existen estructuras de ADN totalmente diferentes en nuestras células".
En el nuevo estudio, Christ y sus colegas del Instituto Garvan, Mahdi Zeraati y Marcel Dinger, desarrolló un fragmento de anticuerpo que busca y se une específicamente a los motivos i. El anticuerpo estaba equipado con un marcador biológico que brilla bajo luz fluorescente. De esta manera, el equipo pudo mapear dónde se ubicaban los motivos i mediante la identificación de marcadores fluorescentes en los núcleos de las células.
El método, Cristo dice, realmente "mueve el listón" en el avance de nuestra comprensión de los i-motivos, ya que saber dónde ocurren puede dar pistas sobre lo que pueden estar haciendo. El ADN humano representa una maravilla en el empaquetado ingenioso. Si el ADN de una célula se extendiera, se extendería unos dos metros (seis pies y medio). La necesidad de acumular 3 mil millones de pares de bases en un espacio de solo 6 micrones (0,0002 pulgadas) de ancho significa que el material genético está organizado y doblado en patrones intrincados.
Una ilustración de un motivo i incrustado en una hebra de ADN. Mahdi Zeraati Dentro de este intrincado empaque, domina la estructura de doble hélice, pero, Christ dice que su equipo descubrió que las estructuras de i-motif son "bastante comunes". Si bien aún no pueden estimar el número real de i-motivos en el ADN, probablemente estén en el 10, 000 dentro de cada genoma, Dinger dice en un correo electrónico. También son "dinámicos, "lo que significa que se pueden plegar y desplegar, dependiendo de las condiciones.
Las estructuras están formadas principalmente por citosinas, una de las cuatro bases principales que se encuentran en el ADN (y el ARN), junto con la adenina, guanina y timina. Normalmente, las citosinas se unen a las guaninas en la estructura de doble hélice del ADN, pero en i-motivos, las citosinas se unen entre sí para formar un vástago de la doble hélice.
Las estructuras extravagantes también parecen favorecer las condiciones ácidas. Estos son los tipos de condiciones en las que se habían detectado previamente i-motivos durante experimentos de laboratorio en la década de 1990, y la investigación más reciente encontró que la prevalencia de las estructuras aumenta dentro de la célula humana cuando el ambiente se vuelve más ácido.
Entonces, ¿por qué existen las estructuras? Los científicos aún no están seguros pero algunos factores sugieren que pueden desempeñar un papel en la regulación de la producción de genes. Una razón es que los motivos i ocurren principalmente "aguas arriba" de donde se forman los genes en la estructura del ADN, según Randy Wadkins, profesor de química y bioquímica en la Universidad de Mississippi que no participó en el estudio.
"Tenemos unos 30, 000 genes en el genoma humano, pero no se producen todo el tiempo; no es un proceso continuo, "Explica Wadkins." Estos podrían ser mecanismos que operan como un dial al comienzo de la formación de genes que determinan si se produce un poco o mucho de ese gen. Los i-motivos se encuentran generalmente en lugares donde estarían diales como este ".
El laboratorio de Wadkins ha estado investigando el posible papel de los i-motivos en el cáncer. El problema con las células cancerosas es que se reproducen rápidamente y su crecimiento no se detiene. Si la estructura del motivo i juega un papel en la regulación de genes que señalan el crecimiento de un tumor, entonces podría ofrecer un objetivo para futuras terapias para detener la propagación del cáncer.
"Si pudieras encontrar una molécula pequeña que interactúe solo con i-motif, entonces es posible que pueda regular la formación de, decir, células tumorales, "Wadkins dice, agregando que por ahora esto es solo especulación.
El próximo paso inmediato será confirmar los hallazgos del equipo australiano y luego profundizar en los detalles y funciones de estas nuevas estructuras de ADN. Como dice Dinger, los científicos están apenas comenzando a comprender todas las formas y funciones del ADN humano.
"Solo podemos interpretar alrededor del 2 por ciento del genoma humano, "dice Dinger." La función de la mayor parte sigue siendo un misterio:el descubrimiento del i-motif agrega una nueva lente a través de la cual podemos observar el genoma y comprender cómo funciona ".
Eso es interesanteJames Watson, Frances Crick y Maurice Wilkins recibieron un premio Nobel en 1962 por su trabajo en el descubrimiento del modelo de ADN de doble hélice. Relatos posteriores detallan cómo Wilkins le había mostrado a Watson un retrato cristalográfico crítico del ADN capturado por otra investigadora del ADN (una mujer), Rosalind Franklin, justo antes de que Watson y Crick finalizaran su teoría sobre la estructura del ADN. En 1956, Rosalind Franklin enfermó de cáncer y murió menos de dos años después. Continúa el debate sobre si Franklin recibió el debido crédito por su contribución al descubrimiento.
