por Fuente de Luz Canadiense
Cuando Francis Crick y James Watson descubrieron la estructura de doble hélice del ácido desoxirribonucleico (ADN) en 1953, sus hallazgos comenzaron una revolución genética para mapear, estudiar y secuenciar los componentes básicos de los organismos vivos.
El ADN codifica el material genético transmitido de generación en generación. Para que la información codificada en el ADN se convierta en las proteínas y enzimas necesarias para la vida, el ácido ribonucleico (ARN), material genético monocatenario que se encuentra en los ribosomas de las células, sirve de intermediario. Aunque por lo general de cadena simple, algunas secuencias de ARN tienen la capacidad de formar una doble hélice, al igual que el ADN.
En 1961, Alexander Rich, junto con David Davies, Watson y Crick, plantearon la hipótesis de que el ARN conocido como poli (aR) podría formar una doble hélice de cadena paralela.
Cincuenta años más tarde, científicos de la Universidad McGill cristalizaron con éxito una secuencia corta de ARN, poli (rA)11, y utilizaron datos recopilados en la Fuente de Luz Canadiense (CLS) y el Sincrotrón de Alta Energía de Cornell para confirmar la hipótesis de una doble hélice de poli (rA).
La estructura 3D detallada de poly (rA) 11 fue publicada por el profesor de Bioquímica de McGill, Kalle Gehring, en colaboración con George Sheldrick, Universidad de Göttingen, y Christopher Wilds, Universidad de Concordia. Wilds y Gehring son miembros de la asociación de biología estructural de Quebec GRASP. El artículo apareció en la revista Angewandte Chemie International Edition bajo el título de «Structure of the Parallel Duplex of Poly (A) ARN: Evaluation of a 50 year-Old Prediction.»
» Después de 50 años de estudio, la identificación de una nueva estructura de ácido nucleico es muy rara. Así que cuando nos topamos con los inusuales cristales de poli (rA), saltamos sobre ellos», dijo el Dr. Gehring, quien también dirige el programa de capacitación de Bionanomáquinas McGill.
Gehring dijo que la identificación del ARN de doble hélice tendrá aplicaciones interesantes para la investigación en nanomateriales biológicos y química supramolecular. Los ácidos nucleicos tienen asombrosas propiedades de auto-reconocimiento y su uso como material de construcción abre nuevas posibilidades para la fabricación de bionanomáquinas, dispositivos a nanoescala creados con biología sintética.
» Las bionanomáquinas son ventajosas debido a su tamaño extremadamente pequeño, bajo costo de producción y facilidad de modificación», dijo Gehring. «Muchas bionanomáquinas ya afectan nuestra vida cotidiana como enzimas, sensores, biomateriales y terapias médicas.»
Gehring agregó que la prueba de la doble hélice de ARN puede tener diversos beneficios posteriores para los tratamientos médicos y curas para enfermedades como el SIDA, o incluso para ayudar a regenerar los tejidos biológicos.
» Nuestro descubrimiento de la estructura de poli (aR) destaca la importancia de la investigación básica. Estábamos buscando información sobre cómo las células convierten el ARNm en proteína, pero terminamos respondiendo a una pregunta de larga data de la química supramolecular.»
Para los experimentos, Gehring y un equipo de investigadores utilizaron datos obtenidos en la Instalación Canadiense de Cristalografía Macromolecular (CMCF) de CLS para resolver con éxito la estructura del ARN poli (rA)11.
Michel Fodje, científico de la línea de haz del CMCF, dijo que los experimentos fueron muy exitosos en la identificación de la estructura del ARN y pueden tener consecuencias en la forma en que se almacena la información genética en las células.
«Aunque el ADN y el ARN llevan información genética, hay bastantes diferencias entre ellos», dijo el Dr. Fodje. «Las moléculas de ARNm tienen colas de poli (rA), que son químicamente idénticas a las moléculas del cristal. La estructura poli (aR) puede ser fisiológicamente importante, especialmente en condiciones donde hay una alta concentración local de ARNm. Esto puede ocurrir cuando las células están estresadas y el ARNm se concentra en gránulos dentro de las células.»
Con esta información, los investigadores continuarán mapeando las diversas estructuras de ARN y sus roles en el diseño de nuevas bionanomáquinas y en las células durante tiempos de estrés.
La investigación sobre la estructura de poli (rA) fue financiada por subvenciones del Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá con el apoyo de la Fundación Canadiense para la Innovación, el Gobierno de Quebec, la Universidad Concordia y la Universidad McGill.
Más información: Safaee, N., Noronha, A. M., Rodionov, D., Kozlov, G., Wilds, C. J., Sheldrick, G. M., & Gehring, K. (2013). Estructura del Dúplex Paralelo de Poli (A) ARN: Evaluación de un Año 50?Vieja Predicción. Angewandte Chemie Edición Internacional. 27 de junio de 2013; DOI: 10.1002 / anie.201303461
Información de la revista: Angewandte Chemie International Edition