25 abril: Día internacional de ADN.
¿Por qué la molécula de ADN ha sido elegida por la evolución para almacenar información genética?
Hoy, 25 de abril, por el Día Internacional del ADN, vamos a repasar algunas curiosidades sobre la molécula de ADN, que le han permitido seleccionarse como la forma de almacenamiento y transferencia genética en plantas, animales, hongos, arqueas y bacterias.
Existen multitud de moléculas de ácidos nucleicos que participan en procesos celulares (ARNm, ARNr, ARNt, ARNi, miARN, etc), sin embargo, todos ellos se especializan en roles temporales, actuando como intermediarios en la síntesis de proteínas, componentes estructurales de los ribosomas, transporte de ácidos nucleicos o regulaciones de la expresión genética. Por otro lado, el ADN, como molécula, cumple la misma función de almacenamiento y preservación de la información genética, lo que hace pensar que es el resultado de un proceso de especialización evolutiva a nivel molecular.
La hipótesis del Mundo de ARN sugiere que, antes de que el ADN y las proteínas dominaran la vida, el ARN era la molécula clave para el almacenamiento de información genética y la catálisis de reacciones bioquímicas. A diferencia del ADN, el ARN puede actuar como material genético y también como enzima (ribozima), lo que le habría permitido autorreplicarse y llevar a cabo funciones metabólicas primitivas. Con el tiempo, el ADN, más estable y eficiente para la conservación de información, reemplazó al ARN como el principal material genético, mientras que las proteínas asumieron la mayoría de las funciones catalíticas.
¿Qué características de su estructura hacen que el ADN sea tan estable?
👉 1. Estructura de doble hélice. El ADN tiene una estructura de doble cadena que le brinda protección mecánica y química.
👉 2. Ausencia del grupo hidroxilo en la pentosa. El ADN usa desoxirribosa como azúcar, mientras que el ARN usa ribosa. La ribosa tiene un grupo hidroxilo (-OH) en el carbono 2′, lo que hace al ARN más reactivo e inestable, ya que puede sufrir hidrólisis espontánea en soluciones alcalinas.
👉 3. Emparejamiento de bases y puentes de hidrógeno. En el ADN, las bases nitrogenadas están protegidas en el interior de la doble hélice, estabilizadas por puentes de hidrógeno.
👉 4. Resistencia a enzimas degradadoras, factores de estrés ambiental y errores de la molécula. Algunos son:
- Reparación por escisión de bases (BER – Base Excision Repair), usa ADN glicosilasas para eliminar la base dañada y rellenar el hueco con la base correcta.
- Reparación por escisión de nucleótidos (NER – Nucleotide Excision Repair), elimina segmentos dañados del ADN, como los provocados por rayos UV (dímeros de timina) o agentes químicos.
- Reparación de errores de apareamiento (MMR – Mismatch Repair), corrige errores de replicación como mal apareamientos de bases o inserciones/deleciones pequeñas.
- Reparación por recombinación homóloga (HR – Homologous Recombination Repair), corrige roturas de doble cadena usando una copia intacta de la secuencia como molde.
A pesar de su ubiquidad y de su descubrimiento como “nucleína” en 1869, todavía no conocemos totalmente todas sus funciones secundarias, ni las funciones de gran parte del genoma de los seres vivos. Un ejemplo de esto es el fenómeno de microquimerismo; se ha descubierto ADN fetal en el cerebro de las madres, lo que sugiere una conexión biológica duradera entre madre e hijo y se exploran los efectos a largo plazo del ADN fetal en la madre y su posible influencia en la salud postparto.
El desarrollo de nuevas herramientas bioinformáticas, la inteligencia artificial, la mejora de bases de datos y la combinación con otras técnicas ómicas es la forma de seguir entendiendo las funciones del ADN y trabajar sobre aplicaciones biotecnológicas, desde la prevención de enfermedades, hasta la producción de alimentos o la conservación ecológica.
En Microomics trabajamos sobre información taxonómica y funcional que nos aporta esta molécula para entender las comunidades microbianas de multitud de nichos, así como los procesos fisiológicos a nivel celular y molecular, junto con otras informaciones ómicas.
¿Qué otras curiosidades sobre la molécula de ADN destacarías?