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genética

La triple hélice

Un equipo de São Paulo detecta una estructura rara en el material genético de moscas

EDUARDO GORAB / USPEl material genético de todos los seres vivos, según versa la literatura sobre el tema, esta compuesto de dos tiras en espiral, una sobre la otra. Es la famosa doble hélice del ADN, el ácido desoxirribonucleico, cuya configuración fue planteada públicamente en 1953 por el físico Francis Crick y el biólogo James Watson. Ese descubrimiento les valió a ambos el Premio Nobel en 1962 y quedó cristalizado como el retrato oficial del ADN. Lo que raramente se dice es que, antes del modelo de Watson y Crick, el químico Linus Pauling también había intentado describir de qué manera se encajan las moléculas o bases nitrogenadas que forman el material genético, llamadas adenina, timina, citosina y guanina, y más conocidas como A, C, T y G. La triple hélice que planteó Pauling no se sostenía, pero en situaciones muy específicas, las cadenas de ADN parecen efectivamente formar tríos. Entre los investigadores que investigan esta conformación poco ortodoxa se encuentran los genetistas Eduardo Gorab y José Mariano Amabis, del Instituto de Biociencias de la Universidad de São Paulo (IB-USP).

Gorab y Amabis demostraron que tres cintas de bases nitrogenadas se enroscan en espiral juntas en algunas zonas del material genético de las moscas Rhynchosciara americana y Drosophila melanogaster. Esta conformación poco usual parece concentrarse en la heterocromatina, una región de los cromosomas donde la estructura triple puede contribuir a la compactación del material genético y donde casi no existe actividad génica, corroborando así la idea de que la conformación triple funciona como un interruptor que apaga genes. El estudio brasileño comenzó hace alrededor de 20 años, pero recién salió publicado en 2009 en Chromosome Research.

Si bien aún no es posible ver los componentes del ADN, en la actualidad las técnicas moleculares cada vez más avanzadas permiten que poco a poco se vaya develando su funcionamiento. Para Linus Pauling, en los años 1950, los modelos teóricos de las bases adenina, timina, citosina y guanina eran como piezas de un rompecabezas desparramadas sobre la mesa. Se trataba de descubrir la mejor manera de juntarlas. En esa misma época, la versión de Pauling fue  explícitamente refutada por Watson y Crick, y hoy en día está claro que la misma viola ciertos principios de la química, pero la idea de una hélice triple no ha sido del todo sepultada.

Una mirada renovada
Uno de los que siguieron investigando esa posibilidad fue  el bioquímico Bernard Stollar, de la Universidad Tufts en Boston, Estados Unidos. “Stollar inauguró una nueva fase en el estudio de los ácidos nucleicos [el ADN y el ARN]”, afirma Gorab. El estadounidense desarrolló anticuerpos que se acoplan a algunas composiciones de triple hélice, un sistema que funciona como una cerradura donde se encaja perfectamente una llave, según expuso en 1974 en Nature. Pero moldeó la cerradura con una llave específica en mente: una cadena de ADN en la cual se entrelazaban dos cadenas de ARN, todas en una tira única.

Mariano Amabis investigó más a fondo esa herramienta molecular durante el año sabático que pasó en el laboratorio de Stollar a finales de los años 1980. Allí descubrió que el anticuerpo que diseñara el norteamericano también reconocía hélices triples hechas solamente de ADN, lo que abrió las puertas para nuevas investigaciones. El trabajo pasó dos décadas escondido en los esmerados cuadernos de Amabis, ahora jubilado de la USP, pero resurgió en charlas informales alrededor de cafés o aperitivos de fin de tarde. Gorab logró por fin rescatar los cuadernos de apuntes y repetir los experimentos en su laboratorio paulistano, confirmando y ampliando los resultados. “La novedad no fue hallar la triple hélice, sino añadir una nueva herramienta al estudio de esta estructura: los anticuerpos de Stollar”, comenta.

En el genoma de las drosófilas, la técnica produjo resultados distintos que los que obtuvo el grupo canadiense encabezado por Jeremy Lee en la Universidad de Saskatchewan, por medio de un anticuerpo diferente. Hay que investigar más a fondo para determinar dónde está la realidad. Gorab también sumó al arsenal a la mosca Rhynchosciara, una personaje estelar en los albores de la genética brasileña, pues en ella el genetista Crodowaldo Pavan encontró ciertos tramos en que el ADN se multiplicaba de manera inesperada (lea en Pesquisa FAPESP nº 168).

El genoma de esta mosca tiene también regiones enriquecidas con largas sucesiones de AAAAA y de TTTTT. De dicha particularidad, Gorab sacó réditos, pues en el laboratorio, las secuencias repetitivas de ARN (UUUUU) tienden a acoplarse a dobles hélices repetitivas, tal como muestra a tira roja de la ilustración. Por eso Gorab considera que es posible que el ADN de esas regiones repetitivas en Rhynchosciara se pliegue sobre sí mismo y que la estructura doble naturalmente se altere, formando una triple hélice que deja afuera a una de las cadenas del ADN (como en la ilustración que abre este artículo).

La realidad
“Ahora debemos verificar en qué situaciones se forma esta estructura triple, si existe en la mosca viva o si es producto de las manipulaciones en laboratorio”, aclara Gorab. Es algo que ha de verificarse, pero otros grupos han indicado que las triples hélices no solamente existen en animales vivos sino que también tienen una función regulatoria importante. Uno de estos grupos es el del estadounidense Thomas Cech, de la Universidad de Colorado, ganador del Premio Nobel de Química en 1989, quien en 2008 publicó un artículo en Nature Structural & Molecular Biology sugiriendo una función de la triple hélice de ARN en la acción de la telomerasa, una enzima encargada de la regeneración del ADN de los telómeros, que forman las extremidades de los cromosomas.

De ahora en adelante, el genetista de la USP no pretende dejar a las triples hélices en el olvido en el fondo de algún tubo de ensayo. Los próximos pasos incluyen el uso del genoma ya muy bien conocido de las drosófilas para saber cuáles son las secuencias que promueven su formación. Las triples hélices también podrían contribuir en las terapias génicas, pues podrían sintetizarse cintas únicas complementarias de genes que se desea inactivar e insertarlas formando regiones triples.

El proyecto
Aspectos moleculares de la heterocromatina en especies de la familia Sciaridae (Diptera: Nematocera) (nº 2008/50653-2); Modalidad Ayuda Regular a Proyecto de Investigación; Coordinador Eduardo Gorab – IB/ USP; Inversión R$ 165.485,11

Artículo científico
Gorab, E. et al. Potential sites of triple-helical nucleic acid formation in chromosomes of Rhynchosciara (Diptera: Sciaridae) and Drosophila melanogaster. Chromosome Research. v. 17. p. 821-32. Agosto 2009.

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