El ADN, el modelo de la vida, es una molécula de doble cadena que puede enredarse fácilmente debido a su longitud y a las constantes actividades celulares que manipulan su estructura. Estos entrelazamientos, si no se resuelven, pueden alterar procesos esenciales como la replicación y transcripción del ADN, lo que podría provocar inestabilidad genómica y disfunción celular.
La girasa, una topoisomerasa de tipo II, desempeña un papel fundamental a la hora de desenredar los nudos del ADN y prevenir estas posibles catástrofes. Lo logra rompiendo temporalmente ambas hebras de la doble hélice, pasando el segmento entrelazado a través del espacio resultante y luego volviendo a sellar el ADN.
Para comprender cómo funciona la girasa a nivel molecular, los biólogos emplearon técnicas de imagen avanzadas y modelos computacionales para visualizar y simular las interacciones de la enzima con el ADN. Descubrieron que la girasa funciona mediante un mecanismo de dos pasos.
En el primer paso, la girasa se une al ADN e induce un cambio conformacional que abre la doble hélice, creando una brecha transitoria entre las hebras complementarias. Este paso requiere la hidrólisis de ATP, la moneda energética celular, que proporciona la energía necesaria para superar los fuertes enlaces que mantienen unido el ADN.
Una vez creada la brecha, la girasa pasa al segundo paso. Transporta activamente el segmento de ADN entrelazado a través de la brecha, desenredando efectivamente el nudo o eliminando cualquier restricción topológica. Este paso implica una serie de cambios conformacionales en la enzima, lo que permite una manipulación precisa del ADN.
Comprender los mecanismos moleculares de la girasa proporciona información sobre cómo las células preservan la integridad de su material genético. Este conocimiento tiene implicaciones para nuestra comprensión de procesos biológicos fundamentales como la replicación, transcripción y mantenimiento del genoma del ADN. También abre nuevas vías para la investigación en el desarrollo de antibióticos dirigidos a la girasa en bacterias que causan enfermedades, allanando el camino para nuevas estrategias terapéuticas.
