Intercalación (bioquímica)
En bioquímica , la intercalación es la inserción de moléculas entre las bases planas del ácido desoxirribonucleico (ADN). Este proceso se utiliza como método para analizar el ADN y también es la base de ciertos tipos de intoxicación.
Hay varias formas en que las moléculas (en este caso, también conocidas como ligandos ) pueden interactuar con el ADN. Los ligandos pueden interactuar con el ADN uniéndose covalentemente , uniéndose electrostáticamente o intercalando. [1] La intercalación se produce cuando los ligandos de un tamaño y naturaleza química apropiados encajan entre los pares de bases del ADN. Estos ligandos son en su mayoría policíclicos, aromáticos y planos y, por lo tanto, a menudo producen buenas tinciones de ácidos nucleicos . Los intercaladores de ADN intensamente estudiados incluyen berberina , bromuro de etidio , proflavina , daunomicina , doxorrubicina y talidomida.. Los intercaladores de ADN se utilizan en tratamientos quimioterapéuticos para inhibir la replicación del ADN en células cancerosas de rápido crecimiento. Los ejemplos incluyen doxorrubicina (adriamicina) y daunorrubicina (las cuales se usan en el tratamiento del linfoma de Hodgkin) y dactinomicina (usada en el tumor de Wilm, sarcoma de Ewing, rabdomiosarcoma).
Los metalointercaladores son complejos de un catión metálico con ligandos aromáticos policíclicos. El ión metálico más utilizado es el rutenio (II), porque sus complejos se descomponen muy lentamente en el entorno biológico. Otros cationes metálicos que se han utilizado incluyen rodio (III) e iridio (III). Los ligandos típicos unidos al ion metálico son dipiridina y terpiridina, cuya estructura plana es ideal para la intercalación. [2]
Para que un intercalador se ajuste entre pares de bases, el ADN debe abrir dinámicamente un espacio entre sus pares de bases desenrollando. El grado de desenrollado varía según el intercalador; por ejemplo, el catión etidio (la forma iónica del bromuro de etidio que se encuentra en una solución acuosa) desenrolla el ADN aproximadamente 26 °, mientras que la proflavina lo desenrolla aproximadamente 17 °. Este desenrollado hace que los pares de bases se separen o "suban", creando una abertura de aproximadamente 0,34 nm (3,4 Å). Este desenrollamiento induce cambios estructurales locales en la cadena de ADN, como el alargamiento de la cadena de ADN o la torsión de los pares de bases. Estas modificaciones estructurales pueden conducir a cambios funcionales, a menudo a la inhibición de la transcripción y replicación.y los procesos de reparación del ADN, que hacen que los intercaladores sean potentes mutágenos . Por esta razón, los intercaladores de ADN suelen ser cancerígenos , como el exo (pero no el endo) epóxido 8,9 de la aflatoxina B 1 y las acridinas como la proflavina o la quinacrina .
La intercalación como mecanismo de interacción entre sistemas aromáticos catiónicos, planos y policíclicos del tamaño correcto (del orden de un par de bases) fue propuesta por primera vez por Leonard Lerman en 1961. [3] [4] [5]Un mecanismo de intercalación propuesto es el siguiente: en solución isotónica acuosa, el intercalador catiónico es atraído electrostáticamente a la superficie del ADN polianiónico. El ligando desplaza un catión de sodio y / o magnesio presente en la "nube de condensación" de dichos cationes que rodea el ADN (para equilibrar parcialmente la suma de las cargas negativas transportadas por cada fosfato de oxígeno), formando así una asociación electrostática débil con la superficie exterior. de ADN. Desde esta posición, el ligando se difunde a lo largo de la superficie del ADN y puede deslizarse hacia el ambiente hidrofóbico que se encuentra entre dos pares de bases que pueden "abrirse" transitoriamente para formar un sitio de intercalación, permitiendo que el etidio se aleje del ambiente hidrofílico (acuoso). que rodea el ADN y en el sitio de intercalación.Los pares de bases forman transitoriamente tales aberturas debido a la energía absorbida durante las colisiones con moléculas de solvente.
Ver también
Referencias
- ^ Richards, AD; Rodgers, A. (2007). "Metalomoléculas sintéticas como agentes para el control de la estructura del ADN" (PDF) . Reseñas de la Sociedad Química . 36 (3): 471–83. doi : 10.1039 / b609495c . PMID 17325786 .
- ^ Schatzschneider, Ulrich (2018). "Capítulo 14. Metalointercaladores y metaloinsertadores: requisitos estructurales para el reconocimiento del ADN y la actividad anticancerígena". En Sigel, Astrid; Sigel, Helmut; Freisinger, Eva; Sigel, Roland KO (eds.). Metalofármacos: desarrollo y acción de agentes anticancerígenos . Iones metálicos en ciencias de la vida . 18 . Berlín: de Gruyter GmbH. págs. 387–435. doi : 10.1515 / 9783110470734-020 . PMID 29394033 .
- ^ Lerman, LS (1961). "Consideraciones estructurales en la interacción de ADN y acridinas" (PDF) . Revista de Biología Molecular . 3 (1): 18–30. doi : 10.1016 / S0022-2836 (61) 80004-1 . PMID 13761054 .
- ^ Luzzati, V .; Masson, F .; Lerman, LS (1961). "Interacción de ADN y proflavina: un estudio de dispersión de rayos X de ángulo pequeño". Revista de Biología Molecular . 3 (5): 634–9. doi : 10.1016 / S0022-2836 (61) 80026-0 . PMID 14467543 .
- ^ Lerman, LS (1963). "La estructura del complejo ADN-acridina" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 49 (1): 94-102. doi : 10.1073 / pnas.49.1.94 . PMC 300634 . PMID 13929834 .
- Química supramolecular
