Las razones detrás del carácter casi exclusivo del ADN pueden atribuirse a una combinación de factores relacionados con su estructura molecular, termodinámica y consideraciones evolutivas. Aquí hay varias razones clave:
1. Emparejamiento de bases y enlaces de hidrógeno:
Los componentes básicos del ADN, los nucleótidos, constan de una columna vertebral de azúcar-fosfato y bases nitrogenadas. El emparejamiento de estas bases dentro de la doble hélice se produce a través de enlaces de hidrógeno, formando pares de bases como la adenina (A) con timina (T), y la citosina (C) con guanina (G). La geometría y disposición de estos pares de bases favorecen naturalmente una estructura helicoidal diestra. Los ángulos y distancias específicos entre los pares de bases permiten interacciones óptimas de apilamiento y enlaces de hidrógeno, que estabilizan la conformación diestra.
2. Interacciones principales de azúcar y fosfato:
La columna vertebral de azúcar-fosfato del ADN contribuye a su integridad estructural e influye en su conformación helicoidal. La molécula de azúcar desoxirribosa en el ADN tiene una conformación ligeramente arrugada y su unión a los grupos fosfato crea una columna vertebral asimétrica. Esta asimetría favorece una hélice derecha porque minimiza los choques estéricos y permite interacciones electrostáticas más favorables entre los grupos fosfato cargados negativamente.
3. Termodinámica y Estabilidad:
Se ha demostrado que el ADN en forma B diestra es termodinámicamente más estable que otras posibles conformaciones helicoidales. La geometría específica y las interacciones dentro de la hélice derecha optimizan el empaquetamiento y minimizan la energía libre de la molécula. Esta estabilidad termodinámica contribuye al predominio del ADN diestro como la forma estructural más favorable.
4. Interacciones proteína-ADN y especificidad enzimática:
Muchas proteínas que interactúan con el ADN, como las enzimas involucradas en la replicación, transcripción y reparación, han evolucionado para reconocer y unirse a la estructura derecha del ADN. La especificidad quiral de estas proteínas asegura interacciones adecuadas con la molécula de ADN y facilita los procesos celulares esenciales. La prevalencia del ADN derecho proporciona así un contexto molecular consistente para que la maquinaria celular funcione eficientemente.
5. Consideraciones evolutivas:
A lo largo de la evolución, la estructura derecha del ADN puede haberse vuelto fija y dominante debido a su estabilidad y compatibilidad con los procesos celulares. Una vez que la forma diestra se estableció como la conformación predominante, la maquinaria celular y los sistemas genéticos evolucionaron para reconocer y utilizar exclusivamente esta quiralidad específica. Este sesgo evolutivo refuerza aún más la prevalencia del ADN diestro en los sistemas biológicos.
Si bien las razones exactas por las que el ADN es casi exclusivamente diestro son complejas y pueden implicar una combinación de los factores anteriores, está claro que la forma B del ADN diestro proporciona las características estructurales y funcionales óptimas para los sistemas biológicos. Esta consistencia estructural tiene profundas implicaciones para el almacenamiento y la replicación de la información genética y los intrincados procesos moleculares que sustentan la vida.
