Investigadores de la Universidad de California en Davis acaban de informar sobre un logro pequeño, pero significativo: es la primera vez que capturan en vídeo la replicación de una molécula de ADN. Y la grabación ha revelado detalles sorprendentes sobre la estructura de que depende toda forma de vida.
El ADN se compone de dos filamentos ligados en una hélice, como una escalera retorcida. Esos filamentos se componen de cuatro bases –adenina, guanina, citosina y timina, cuyas abreviaturas son A, G, C y T, respectivamente-, las cuales están unidas en diversos patrones y formando pares específicos que crean los peldaños de la escalera. A siempre hace pareja con T, y C siempre hace pareja con G. Moléculas de azúcar y fosfato proporcionan el apoyo arquitectónico que sostiene la estructura con forma de escalera. El ADN humano contiene unos 3 mil millones de bases; y secuencias cortas y repetidas de estas bases componen los genes que codifican las instrucciones de todos nuestros elementos funcionales. Cada vez que una célula se divide –cosa que ocurre con una frecuencia increíble-, el ADN se replica, de manera que cada nueva célula contiene una copia completa de nuestro genoma o plano genético.
El proceso de replicación del ADN es una fuente inmensa de asombro, y objeto de investigaciones. La hélice debe separarse y cada filamento tiene que copiarse perfectamente y con rapidez. Una enzima llamada helicasa precipita la separación y otra, llamada primasa, inicia el proceso de replicación. Una tercera enzima, llamada polimerasa, recorre todo el filamento añadiendo las bases necesarias para formar los pares y deja a su paso un nuevo filamento. Imagina que cortas por la mitad una escalera y luego, adhieres las mitades correspondientes, de suerte que terminas con dos escaleras. Eso es la replicación del ADN, pero en vez de utilizar sierras, clavos, madera y pegamento, requiere de enzimas y muchos procesos microscópicos complejos. Abundan los misterios en cuanto se refiere a este material hereditario.
Para investigar mejor esos misterios, el genetista y microbiólogo StephenKowalczykowskiy sus colegas observaron la replicación del ADN bacteriano, pues querían determinar la velocidad precisa con que trabajaban las enzimas en cada filamento.
Las primeras escenas jamás obtenidas (que puedes ver en la imagen superior), revelaron una sorpresa: la replicación se interrumpía de manera imprevisible y procedía a un ritmo variable. “La velocidad puede variar hasta casi 10 veces”, dijoKowalczykowski en una declaración. Así mismo, los dos filamentos se replicaron con distinta rapidez. “Hemos demostrado que no existe coordinación entre los dos filamentos”, agregó Kowalczykowski. “Son completamente autónomos”. En su estudio, publicado en la revistaCell, los investigadores informan que el proceso es mucho más aleatorio de lo que se sospechaba anteriormente.
Las tres enzimas –helicasa, primasa y polimerasa- tampoco son sincrónicas en todos los casos. Incluso si polimerasa interrumpe el trabajo de replicación, helicasa puede seguir separando la hélice. Esta falta de coordinación deja expuesta la media hélice de ADN, de manera que se vuelve vulnerable a daños. Y se sabe que esa exposición puede desencadenar mecanismos de reparación dentro de la célula. Aunque los errores en la replicación del ADN suelen corregirse, también pueden ocasionar alteraciones genéticas que, a su vez, se traducen en enfermedades.
Esta nueva visión del ADN trastorna la comprensión científica de la replicación. “Es un cambio de paradigma”, dijo Kowalczykowski, “y socava, en buena medida, lo que se ha escrito en los libros de texto”.
—-