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Nueva misteriosa estructura de ADN encontrada en células humanas vivas

Nueva misteriosa estructura de ADN encontrada en células humanas vivas

Una impresión artística de la estructura del ADN del motivo i dentro de las células, así como la herramienta basada en anticuerpos que se utiliza para detectarlo. Chris Hammang

Hace 65 años, James D. Watson y Francis HC Crick hicieron un descubrimiento revelador. “¡Encontramos el secreto de la vida!” Crick tomó una foto en un pub, diría Watson más tarde, después de que la pareja mapeó la famosa estructura de doble hélice del ADN.

Hoy en día, los científicos han descubierto que el “secreto de la vida”, el ADN, alberga un tipo diferente de estructura. Además de la espiral de doble hebra, se ha demostrado que existe una maraña de cuatro hebras conocida como motivo i en todo nuestro material genético. Su detección en células humanas sugiere que se produce de forma natural y puede desempeñar un papel biológico que puede tener como objetivo tratar enfermedades como el cáncer.

“La gente ya ha demostrado que es posible formar estas estructuras i-motif en el tubo de ensayo utilizando técnicas de laboratorio”, dice Daniel Christ, director de anticuerpos terapéuticos del Instituto Garvan de Investigación Médica en Australia y coautor de un estudio de ADN. . estructuras publicadas el 23 de abril en Nature Chemistry. “Pero lo que ha sido notable es la validación de que estas estructuras existen realmente en células humanas vivas. Esto es lo que hemos demostrado ahora y significa que hay estructuras de ADN totalmente diferentes en nuestras células”.

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Seguimiento fluorescente

En el nuevo estudio, Christ y sus colegas del Instituto Garvan, Mahdi Zeraati y Marcel Dinger, desarrollaron un fragmento de anticuerpo que busca y se une específicamente a los motivos i. El anticuerpo estaba equipado con un marcador biológico que emite luz bajo luz fluorescente. De esta manera, el equipo pudo mapear dónde estaban los motivos, identificando los marcadores fluorescentes en los núcleos celulares.

El método, dice Cristo, “realmente cambia el listón” para avanzar en nuestra comprensión de los patrones-i, porque saber dónde ocurren puede darnos pistas sobre lo que pueden hacer. El ADN humano es una maravilla en envases ingeniosos. Si se estirara el ADN de una célula, se extendería unos 2 metros. La necesidad de acumular 3 mil millones de pares de bases en un espacio de solo 6 micrones (0,0002 pulgadas) significa que el material genético está organizado y doblado en patrones intrincados.

patrón i, celda

Una ilustración de un patrón incrustado en una hebra de ADN.

Mahdi Zeraati

En este paquete complejo, domina la estructura de doble hélice, pero Christ dice que su equipo encontró estructuras de motivo i “bastante comunes”. Aunque todavía no pueden estimar el número real de motivos i en el ADN, es probable que haya 10,000 en cada genoma, dijo Dinger en un correo electrónico. También son “dinámicos”, lo que significa que pueden plegarse y desplegarse, según las condiciones.

Las estructuras consisten principalmente en citosinas, una de las cuatro bases principales que se encuentran en el ADN (y ARN), junto con adenina, guanina y timina. Normalmente, las citosinas se unen a las guaninas en la estructura de doble hélice del ADN, pero en los motivos i, las citosinas se unen para formar un despliegue de la doble hélice.

Las estructuras originales también parecen favorecer las condiciones ácidas. Estos son los tipos de condiciones en las que se detectaron previamente motivos en experimentos de laboratorio en la década de 1990, y la investigación más reciente ha demostrado que la prevalencia de estructuras aumenta en la célula humana cuando el ambiente se vuelve más ácido.

Entonces, ¿por qué hay estructuras? Los científicos aún no están seguros, pero algunos factores sugieren que pueden desempeñar un papel en la regulación de la producción de genes. Una razón, según Randy Wadkins, profesor de química y bioquímica en la Universidad de Mississippi que no participó en el estudio, es que las razones ocurren principalmente “corriente arriba” desde donde los genes se transforman en la estructura del ADN.

“Tenemos alrededor de 30.000 genes en el genoma humano, pero no siempre se están produciendo, no es un proceso continuo”, dice Wadkins. “Estos pueden ser mecanismos que funcionan como un cuadrante al comienzo de la formación del gen y determinan si se crea una pequeña o una gran cantidad de ese gen. Los motivos I generalmente se encuentran en lugares donde los cuadrantes se verían así”.

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Posible vínculo con el cáncer

El laboratorio de Wadkins investigó el posible papel de los motivos en el cáncer. El problema con las células cancerosas es que se reproducen rápidamente y su crecimiento no está controlado. Si la estructura del motivo i juega un papel en la regulación de los genes que señalan el crecimiento del tumor, entonces puede ofrecer un objetivo para futuras terapias para prevenir la propagación del cáncer.

“Si pudieras encontrar una molécula pequeña que solo interactúe con el motivo i, entonces podrías regular la formación de, digamos, células cancerosas”, dice Wadkins, y agrega que hasta ahora es solo una especulación.

El siguiente paso inmediato será confirmar los hallazgos del equipo australiano y luego profundizar en los detalles y funciones de estas nuevas estructuras de ADN. Como dice Dinger, los científicos apenas están comenzando a comprender todas las formas y funciones del ADN humano.

“Solo podemos interpretar alrededor del 2% del genoma humano”, dice Dinger. “La función de la mayoría de ellos sigue siendo un misterio: el descubrimiento de i-motif agrega una nueva lente a través de la cual podemos observar el genoma y comprender cómo funciona”.

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