Estructura 3D en la regulación del ADN
Que el ADN era una estructura extremadamente compleja y que guardaba mucha más información que la meramente encontrada dentro de los genes que codifican proteínas es algo que se intuia desde el primer momento que se descubrió la doble hélice allá por 1953, a cargo de Watson, Crick y Wilkins, basándose en la cristalografía de rayos X de Rosalind Franklin.
Desde entonces se ha encontrado que el ADN contiene regiones no codificantes que intervienen en procesos de división del material genético, regulan la transcripción de genes y muchas otras actividades. Puedes leer más en el artículo ¿qué funciones tiene el ADN?, aquí (próximamente). Además de estas regiones de ADN cuya función vamos conociendo poco a poco, la misma estructura del ADN (la doble hélice) es dinámica. La separación entre sus bases o la distancia entre las cadenas que la forman varía dependiendo de lo que necesite hacer, existen 3 conformaciones tridimensionales conocidas, que se denominan A, B y Z, en las que el ADN cambia el número de bases por vuelta de la hélice o la profundidad de los surcos. Lee más sobre ellas en su artículo aquí (próximamente).
Además de la hembra en sí misma el ADN une una gran cantidad de proteínas que regulan la interacción del ADN con otros elementos, como por ejemplo las histonas que ayudan a condensar el ADN en nucleosomas que se condensarán para formar cromosomas. La importancia del plegamiento adecuado de los cromosomas es lo que permite que quepan en el núcleo y que durante la división celular se repartan adecuadamente entre las dos células hijas, entre otras funciones.
la doble hebra puede estirarse o comprimirse, cambiando la longitud por vuelta.
Ganando otro nivel de complejidad podemos añadir la epigenética a este conjunto. La epigenética son modificaciones del ADN o de sus proteínas accesorias (fosforilación, metilación, ubiquitinación, etc.) que modulan la capacidad de ambos para interaccionar entre sí o con otras proteínas. Lee más sobre la epigenética aquí. Sin embargo, este conocimiento no explicaba todas las observaciones que se realizaban sobre la complejidad del control de la célula por el ADN.
A principios de 2015 se publicó un estudio empleando criotomografía, microscopía y simulaciones en superordenadores que revela que no solo la estructura en hélice del ADN es dinámica, cambiando de configuración dependiendo del momento y del entorno. El estudio revela que también el grado de enrollamiento del ADN sobre sí mismo (durante la compactación o en el ADN circular bacteriano, por ejemplo) y del que se conoce muy poco, genera un movimiento tridimensional del ADN que podría ser importante para la regulación genética. Las proteínas encargadas de generar la torsión del ADN (hacer que las hebras se enrollen como una goma elástica a la que damos vueltas) se denominan topoisomerasas y conjuntamente con las endonucleasas, que cortan el ADN y las ligasas, que lo vuelven a unir, forman parte de un nuevo grado de complejidad a la regulación del metabolismo asociado al ADN.
Lo cierto es que la ciencia nos descubre cada día la inmensa complejidad de los sistemas naturales que tratamos de comprender para poder luchar contra infecciones, mejorar el rendimiento de los alimentos o alargar la vida humana.