Introducción a la
Estructura del ADN-B
Lic. Raúl Hernández M.
Lic. Raúl Hernández M.
Contenidos:
I. El polímero de ADNII. Doble hélice de ADN-B
I. El polímero de ADN
En el marco izquierdo hay un corto tramo de una sola hebra de ADN. El ADN es un polímero de desoxirribonucleótidos unidos. Aquí los átomos se colorean de acuerdo con el esquema de coloración CPK estándar (C, N, O, P). Para simplificar, los átomos de hidrógeno no se muestran.
En el ejemplo tetramérico que se muestra, se representa cada uno de los cuatro bloques de construcción de desoxirribonucleótidos (dA, dT, dC, dG).
Como se muestra aquí para dC, cada desoxirribonucleótido en la cadena comprende una base nitrogenada, un azúcar desoxirribosa y un grupo fosfato (fósforo más oxígenos). Los carbonos del azúcar están numerados de 1'-5' como se indica.La base nitrogenada está unida al azúcar por un enlace glicosídico entre un nitrógeno y el carbono 1' del azúcar desoxirribosa.
La molécula se puede ver como una serie de bases nitrogenadas (coloración CPK) conectadas a través de una cadena principal de azúcar-fosfato.
II. Doble hélice de ADN-B
El ADN en la célula funciona como una hélice bicatenaria de ADN de forma B, cuya estructura fue determinada inicialmente por Watson y Crick. Aquí los dos hilos están coloreados diferencialmente para ilustrar claramente la hélice de forma B derecha.
Las cadenas principales de azúcar polar-fosfato de cada cadena forman el andamio helicoidal, con las bases nitrogenadas en el interior de la molécula, sus planos casi perpendiculares al eje helicoidal. Cada base forma enlaces de hidrógeno (indicados por líneas discontinuas) con una base de la cadena opuesta.
La polaridad de la columna vertebral es antiparalela, con una hebra corriendo 3' ---> 5' y la otra 5'---> 3'. Esto puede verse fácilmente al observar las orientaciones inversas de los azúcares de ribosa en hebras opuestas. .
El diámetro del ADN-B es ~ 20 Angstroms, y la distancia entre pares de bases es ~ 3.4 Angstroms.
El apareamiento de bases de hebras opuestas es estereoquímicamente selectivo, la Adenina siempre se empareja con Timina y Guanina con Citosina.
Se forman dos y tres enlaces de hidrógeno en los pares de bases A-T y G-C, respectivamente.
La unión de bases a los azúcares de la cadena principal mediante enlaces glicosídicos es asimétrica. Esto da como resultado la formación de dos ranuras diferentes en los lados opuestos de los pares de bases, los surcos mayor y menor. Aunque los surcos son de profundidad similar en el ADN-B, el surco mayor es considerablemente más ancho que el surco menor, siendo la distancia entre los esqueletos de azúcar-fosfato mucho mayor en el primero.Los bordes de los pares de bases presentan un entorno esteroquímico más complejo en el surco mayor que en el surco menor. Como se puede observar en el par de bases TA mostrado, el borde del surco principal contiene un grupo metilo (CH3), un aceptor de enlaces de hidrógeno (HA), un donador de enlaces de hidrógeno (HD) y un segundo aceptor de enlaces de hidrógeno (HA) [para simplicidad, los hidrógenos no se muestran]. El borde de surco menor, en cambio, presenta solo un HA, un hidrógeno (H) y un segundo HA. Mientras que un cambio a un par base AT presentaría una química de borde invertido en la ranura principal (HA-HD-HA-CH3), el borde en la ranura menor (HA-H-HA) permanecería esencialmente igual que en un par TA (HA-H-HA). Se aplican consideraciones similares a los pares de bases C-G y G-C. Dado que muchas proteínas que unen el ADN reconocen secuencias específicas de bases, no es sorprendente que la mayoría se una al suelo del surco mayor, ya que proporciona más información química para el reconocimiento que el surco menor.
Los surcos mayor y menor se encuentran 180º uno frente al otro en la doble hélice, en espiral a lo largo del eje de la molécula.
Una vista de la superficie molecular del ADN ilustra claramente la profundidad similar y los diferentes anchos de los surcos mayor y menor.
El emparejamiento de bases A-T y G-C da como resultado la complementariedad de cadenas, con una cadena de la doble hélice formando una secuencia de bases complementaria en enlaces de hidrógeno a la de la otra cadena. Como señalan Watson y Crick en su artículo de 1953 que describe el primer modelo de la doble hélice de ADN, la complementariedad base proporciona un medio por el cual el material genético puede replicarse con fidelidad. Cada cadena de una doble hélice principal sirve como plantilla sobre la cual se construyen cadenas complementarias, produciendo dos moléculas hija idénticas a la matriz, con una cadena de cada hélice hija conservada de la molécula original.
Este modo semi-conservativo de replicación se ilustra aquí esquemáticamente para 1 cadena de ADN.