ÁCIDOS NUCLEICOS

ADN : efecto hipercrómico es el incremento de absorbancia en un material. El caso opuesto es el efecto hipocrómico. El caso más conocido es la hipercromicidad del ADN, que ocurre cuando el dúplex se desnaturaliza, dando dos cadenas sencillas que absorben más en el ultravioleta. Esta característica del ADN es una forma de seguir el proceso de desnaturalización de la molécula: a medida que el proceso avanza, se observa un incremento en la absorbancia.

  

Estructura de ácidos nucleicos

1. Introducción

• El DNA habitualmente se encuentra en la forma B
• Rango de alteraciones: desde ligeros cambios hasta la separación de las dos cadenas
• Modificaciones con importancia fisiológica:

- Cambios en el número de pares de bases por vuelta de hélice
- Enrollamiento de la doble hélice
- Separación transitoria de las dos cadenas 

2. Desnaturalización y Renaturalización del DNA

• Desnaturalización: ruptura de las interacciones entre los dos polinucleótidos
• Medida de la desnaturalización: efecto hipercrómico

- Las bases nitrogenadas absorben menos luz al estar apiladas
- Temperatura de fusión (Tm): efecto de la riqueza en pares G-C

• Renaturalización

- Los polinucleótidos desnaturalizados no suelen tener una estructura definida
- La eliminación de las condiciones desnaturalizantes conduce a una renaturalización si las secuencias son complementarias

• Desnaturalización y renaturalización son la base de las técnicas de hibridación de ácidos nucleicos.

3. Estructura de ácidos nucleicos de cadena sencilla

• Un polinucleótido puede tener regiones de auto-complementariedad
• Estructura en forma de horquilla (Hairpin)
• Termodinámica de la interacción entre pares de bases:

- DGi= variación de la energía libre necesaria para que dos secuencias complementarias se encuentren entre si en el espacio
- DGx= Variación de la energía libre asociada a la interacción entre dos bases complementarias
- DGu= Variación de la energía libre necesaria para acomodar en la doble hélice un par de bases no complementarias
- Tabla de valores de DGx en función del tipo de “doblete”

• Con estos conceptos termodinámicos se puede predecir la estructura de un polinucleótido

4. El DNA puede adoptar otras estructuras helicoidales alternativas a la forma B.

(Enlace a web biomodel. Autor: Ángel Herráez)

• Hélice A (RNA-A)

- Parámetros de la hélice

• Hélice Z (Z-DNA)

- Parámetros de la hélice
- Estabilización de la estructura

5. Otras estructuras: Cruciformes triples hélices y H-DNA

• Cruciformes:

- Estructura
- Secuencias que permiten su formación
- Estabilización de la estructura

• Hélices triples y H-DNA

- Estructura formada por 3 hebras de DNA
- Secuencias que permiten su formación
- Estructura de la triple hélice
- Formación de puentes de hidrógeno entre 3 nucleótidos:

- Puentes de H tipo Watson y Crick
- Puentes de H tipo Hoogsteen

- Estabilización de la estructura

6. Superenrollamiento de la doble hélice

• Algunos genomas circulares de virus y bacterias están superenrollados
• Topología de la super-hélice:

• Concepto de número de enlace (Linking number) (L): número de veces que una hebra pasa sobre la otra

• Concepto de número de giro (Twisting number) (T): número de vueltas completas que da un polinucleótido en torno al eje de la hélice

• En las moléculas de DNA relajadas los valores de L y de T coinciden

• Concepto de numero de “retorcimiento” (Writhing number) ( W)= número de veces que la doble hélice gira sobre sí misma

• Relación entre los tres parámetros: L = T + W

• En una molécula de B-DNA relajada L= T= (nº pb)/10,4. Una hebra gira sobre la otra cada 10,4 pares de bases y un polinucleótido da una vuelta completa en torno al eje cada 10,4 pb.

• Si el valor de 10,4 pares de bases por vuelta se altera, la molécula de B-DNA se encuentra sometida a una tensión. Aún así, la estructura se puede forzar para que T sea igual a [(nº pb)/10,4] mediante una variación de W: La doble hélice se “retuerce” (superenrollamiento). En este caso T será distinto de L. (T=L-W)

• Procesos que conducen a que T sea distinto de [(nº pb)/10,4].

• En función de la secuencia de nucleótidos se puede optar por otras alternativas al superenrollamiento para forzar que T sea igual a [(nº pb)/10,4]:

- Desnaturalización parcial de la doble hélice (A-T)
- Formación de cruciformes (secuencias palindrómicas)
- Formación de Z-DNA (Alternancia de purinas y pirimidinas)
- Formación de H-DNA (secuencia de polipirimidinas)

• Animación Superenrollamiento doble hélice. (Lehninger Principles of Biochemistry. 3ª Ed. Nelson y Cox)

7. Topoisomerasas: enzimas que regulan la tensión de la molécula de DNA en los seres vivos.

• Cambian el valor de L

• Topoisomerasas tipo I: cortan una de las cadenas y relajan el DNA

• Topoisomerasas tipo II: Cortan las dos cadenas. En procariotas pueden introducir superenrollamiento negativo consumiendo ATP. En eucariotas sólo relajan el DNA

• Animación topoisomerasas (Lehninger Principles of Biochemistry. 3ª Ed. Nelson y Cox)