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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Un nuevo ADN

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Es posible almacenar información genética en moléculas diferentes del ADN

Hace algún tiempo explicaba aquí por qué el alfabeto del ADN, la molécula de la vida, posee cuatro letras en lugar de poseer menos o más de cuatro. Explicaba que esas cuatro letras son el mínimo necesario para que el ADN contenga adecuadamente la información del orden en el que deben estar los aminoácidos de las proteínas, que son las moléculas que participan en todos los procesos vitales, incluida la propia replicación del ADN. Pero ¿de qué están hechas las letras del ADN? ¿Qué moléculas y átomos las forman? ¿Podrían estar formadas de otro modo diferente al que lo están?

Esta pregunta tiene su interés, aunque solo sea para averiguar si el ADN de organismos extraterrestres tendría que ser necesariamente igual que el nuestro. Desde hace ya varias décadas sabemos que las letras de nuestro ADN, y el de todos los seres vivos, están formadas por la unión de tres componentes, que son también moléculas. Estos componentes son una molécula de azúcar de cinco carbonos (llamada desoxirribosa), una molécula de ácido fosfórico, y una molécula carbonada de la familia del benceno. Las moléculas de azúcar y el ácido fosfórico se unen entre sí alternándose en una ristra muy larga para formar lo que llamamos el “esqueleto” molecular del ADN. A este “esqueleto” se unen las otras moléculas de la familia del benceno, que son las cuatro letras del ADN.

OTRO ADN ES POSIBLE

La pregunta que surge al conocer esta estructura molecular es si puede ser conservada con otros componentes. Por ejemplo, ¿podría el azúcar ser sustituido por otras moléculas similares y, no obstante, seguir el ADN manteniendo la información genética y continuar copiándose a sí mismo? En otras palabras: ¿Es el ADN la única molécula de la vida posible?
Para responder a esta pregunta, un grupo de investigadores europeos y estadounidenses han creado por procedimientos químicos seis ADNs artificiales. Estos ADNs no contienen su azúcar natural, este ha sido sustituido por otras moléculas parecidas, aunque las bases (letras), y el ácido fosfórico no han sido modificados.

Lo primero que constatan los investigadores es que este ADN extraño, al que genéricamente denominan XDN (o XNA, en inglés), puede unirse a la secuencia de letras complementarias del ADN natural, e incluso del ARN, el otro ácido nucleico de la vida, y formar la famosa molécula de doble hélice con él. Es decir, este ADN artificial puede adquirir la estructura típica del ADN natural y almacenar en ella la información genética.

Pero el almacenamiento de información es solo parte de la maravilla de la vida. Para que dicha información sirva de algo, debe ser capaz de reproducirse, es decir, si las moléculas de XDN pueden sustentar algún otro tipo de vida, es necesario que puedan duplicarse por mecanismos similares a los que utiliza el ADN normal.

MUTANTES PARA OTRA VIDA

Para ver si esto era o no posible, los investigadores generaron mutantes de la proteína encargada de la reproducción del ADN en nuestras células: la llamada ADN polimerasa. Esta proteína es un catalizador enzimático que acelera enormemente la reacción química necesaria para unir entre sí los componentes del ADN en largas ristras, de acuerdo a la secuencia de letras de una cadena de ADN que sirve como guía. La ADN polimerasa recoge los componentes individuales del ADN del medio celular y los une entre sí a gran velocidad, siguiendo la secuencia de letras de la hebra guía.

La ADN polimerasa, como casi todas las proteínas enzimáticas, es extremadamente exquisita respecto a las moléculas sobre las que actúa y es incapaz de sintetizar XDN. Sin embargo, algunos de los mutantes de esta enzima generados por los investigadores eran capaces de sintetizar XDN a partir de ADN normal, mientras que otros mutantes podían sintetizar ADN a partir de XDN. Esto confirmó que era posible trasvasar información genética de un tipo de molécula a otra, lo que igualmente sucede en la Naturaleza entre el ADN y el ARN.

Estos interesantes descubrimientos, publicados en la revista Science, sugieren que la información genética, imprescindible para cualquier proceso vital, no necesariamente debe encontrarse almacenada en ADN, sino que moléculas similares a ella podrían ser empleadas como medio de almacenarla y duplicarla por otros seres vivos en planetas lejanos. Tal vez el hecho de que toda la vida sobre el planeta Tierra esté basada en el ADN no sea más que una coincidencia química.

Pero los descubrimientos relatados tienen también otras implicaciones bien terrestres. Las herramientas bioquímicas desarrolladas para producir XDN a partir de secuencias de ADN permiten ahora producir fragmentos de XDN de secuencia de letras definida, diseñada para un fin concreto como, por ejemplo, neutralizar el funcionamiento de un gen necesario para el crecimiento tumoral, entre otras muchas posibilidades. Al ser artificial, el XDN no puede ser degradado ni eliminado fácilmente por las células, lo que le convierte en una eficaz herramienta terapéutica que, sin duda, será explorada en los años venideros.

Sigue siendo la investigación científica la que nos maravilla, nos alegra la vida y nos da esperanza. Nos guste o no, la civilización moderna tal y como la conocemos hubiera sido imposible sin la ciencia, en todos los aspectos, no solo el tecnológico, sino también el cultural y el social, e incluso el político. ¿Qué sería del ser humano sin la ciencia? Seguiría inmerso en las negras cavernas de su temerosa mente.

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