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Miércoles, 25 enero 2017
Bioquímica

Un "negativo" perfecto de una secuencia de ADN en un polímero

Unos investigadores han grabado una secuencia de una única hebra de ADN en un polímero cuidadosamente diseñado. La copia resultante, comparable en cierto modo a un negativo fotográfico, fue capaz de establecer las uniones entre las bases nucleicas apropiadas para formar un código genético. La matriz de polímero, la primera de su tipo en la historia, funcionó por tanto como una secuencia de ADN real en muchos aspectos.

 

El grabado o impresión de moléculas químicas en un polímero, lo que se denomina impresión molecular, es un método bien conocido que ha estado siendo desarrollado durante muchos años. Sin embargo, que se sepa, nadie anteriormente lo ha utilizado para construir una cadena polimérica complementando una secuencia de una hebra individual de ADN. Este logro acaba de conseguirse, y es obra de investigadores del Instituto de Química Física de la Academia Polaca de Ciencias (IPC PAS) en Varsovia, en colaboración con la Universidad estadounidense del Norte de Texas, en Denton, y la de Milán en Italia. El experimento pionero ha consistido en reproducir, en un polímero adecuadamente seleccionado, una secuencia de ADN genéticamente importante, construida a partir de seis bases nucleicas.

 

Las moléculas de ácido desoxirribonucleico, o ADN, son realmente grandes: desplegadas, sus longitudes son del orden de centímetros. Consisten generalmente en dos largas hebras, emparejadas entre sí. Una hebra individual está hecha de nucleótidos con múltiples repeticiones, siendo las bases nucleicas utilizables, a modo de letras: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Las bases en las hebras no pueden ser cualesquiera: la adenina de una hebra siempre se corresponde con la timina de la otra, y la guanina con la citosina. Así que, cuando tenemos una hebra, siempre podemos recrear su complemento, que es la segunda hebra.

 

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El equipo del IPC PAS ha creado un “negativo” polimérico de una secuencia del código genético. (Foto: IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski)

 

La complementariedad de las bases nucleicas de las hebras de ADN es muy importante para las células. Este rasgo no solo refuerza la permanencia del registro del código genético (un daño en una hebra puede ser reparado a partir de cómo está construida la otra), sino que hace posible también transferirlo desde el ADN al ARN a través del proceso conocido como transcripción. Este último es el primer paso en la síntesis de proteínas.

 

La idea del equipo de Wlodzimierz Kutner y Agnieszka Pietrzyk-Le (IPC PAS) fue intentar grabar en el polímero una secuencia de ADN de una sola hebra. Al mismo tiempo, estos científicos querían reproducir no solo la forma de la hebra, sino también el orden secuencial de las bases nucleicas constituyentes.

 

En el estudio, se usó la secuencia de código genético TATAAA. Esta secuencia desempeña un importante papel biológico: participa en la decisión sobre la activación del gen correspondiente. La secuencia TATAAA se halla en la mayoría de células eucariotas (aquellas que contienen un núcleo); en humanos está presente en aproximadamente uno de cada cuatro genes.

 

La posibilidad de una producción relativamente sencilla y barata de equivalentes poliméricos estables de secuencias de ADN es un paso importante en el desarrollo de la genética sintética, especialmente en cuanto a sus amplias aplicaciones en biotecnología y medicina molecular. Si en el futuro se consigue una mejora en el método desarrollado en el IPC PAS, será posible reproducir secuencias más largas de código genético en matrices poliméricas. Esto abre perspectivas fascinantes, no solo en el aprendizaje de los detalles del proceso de transcripción en células o de la construcción de sensores químicos para aplicaciones en nanotecnologías que operen sobre cadenas de ADN, sino también en la capacidad de archivar de modo muy duradero y reproducir el código genético de diferentes organismos.

 

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