Propiedades especiales de un ADN singular

Por lo general, el ADN es una estructura bicatenaria o de doble cadena. Sin embargo, algunos de los ácidos nucleicos que constituyen el ADN pueden formar estructuras inusuales como aquellas que presentan una exceso de la base nitrogenada guanina. Estas bases forman estructuras de cuatro hebras denominadas cuádruple hélice o G-cuádruple (G4), que poseen un alto grado de plasticidad en comparación con la disposición canónica de doble hélice de ADN.

Entre las propiedades únicas de estas estructuras se incluyen polimorfismos, estabilidad y un rápido plegamiento. Esto se traduce en funciones biológicas de gran importancia en determinadas enfermedades y en el envejecimiento, ya que las G4 son muy abundantes en los telómeros y en los oncogenes y podrían ser importantes en el ciclo vital de los virus.

El proyecto financiado por la Unión Europea «Single unusual DNA» (SINGLE UNUSUAL DNA) ha descubierto un nuevo tipo de ensamblaje doble-cuádruple, que permitió por primera vez la formación de una hebra cuádruple trimolecular. Los investigadores emplearon la tecnología de las pinzas magnéticas para aplicar fuerzas, a una escala de piconewtons (pN), a estas inusuales estructuras de ADN. Estos dividieron un Newton por un millón para derivar un pN de fuerza con el objetivo de inducir cambios sutiles durante la formación que revelen detalles sobre su estructura.

Empleando el principio de que la formación de la estructura G-cuádruple requiere un catión compatible como el sodio (Na+), el equipo incorporó Na+ para inducir la formación de la cuádruple hélice. La variación de la cantidad de azúcares mostró que las propiedades de la G-cuádruple dependen de las concentraciones del entorno. Es más, las concentraciones del ión hidroxilo inducen efectos específicos de posición.

El equipo de investigación también descubrió que se podía sintetizar una estructura con dos G-cuádruples diferentes controlando la solución tampón de incubación y, posteriormente, el pH, hecho que es de gran importancia para otras aplicaciones. Esta estructura puede ser transformada en una puerta lógica para el ADN con el fin de estudiar moléculas individuales.

Los resultados del proyecto han sido publicados en prestigiosas revistas científicas, incluyendo Angewandte Chemie International Edition, Chemical Science y Chemistry, un revista europea. El trabajo también ha sido resaltado como un nuevo descubrimiento por Faculty of 1000.

Dado que las G4 forman parte de estructuras de gran importancia biológica, se espera que sus aplicaciones tengan un impacto significativo tanto en la investigación como en la medicina. Entre sus aplicaciones clínicas podrían figurar tratamientos terapéuticos de enfermedades crónicas relacionadas con el envejecimiento o de tumores.