El ADN de triple hebra (también conocido como H-ADN o Triplex-ADN ) es una estructura de ADN en la que tres oligonucleótidos se enrollan entre sí y forman una triple hélice . En el ADN de triple hebra, la tercera hebra se une a una doble hélice de ADN de forma B (a través del emparejamiento de bases de Watson-Crick ) formando pares de bases de Hoogsteen o enlaces de hidrógeno de Hoogsteen invertidos.
Estructura
Emparejamiento de base Hoogsteen
Una nucleobase de timina (T) puede unirse a un emparejamiento de bases Watson-Crick de TA formando un enlace de hidrógeno de Hoogsteen . El hidrógeno de timina se une a la adenosina (A) del ADN de doble hebra original para crear un triplete de bases TA * T. [1] En condiciones ácidas, una citosina protonada , representada como C +, puede formar un triplete de bases con un par CG a través del emparejamiento de bases de Hoogsteen , formando CG * C +. Los pares de bases TA * T y CG * C + son los pares de triplete-base más estabilizados que se pueden formar, mientras que TA * G y CG * G son los pares de triplete-base más desestabilizados. [2]
Interacciones intermoleculares e intramoleculares
Hay dos clases de ADN triplex: formaciones intermoleculares e intramoleculares. Un tríplex intermolecular se refiere a la formación de un tríplex entre un dúplex y una (tercera) hebra diferente de ADN. La tercera hebra puede ser de un cromosoma vecino o de un oligonucleótido formador de triplex (TFO). El ADN tríplex intramolecular se forma a partir de un dúplex con hebras de homopurina y homopirimidina con simetría de repetición de espejo. [3] El grado de superenrollamiento del ADN influye en la cantidad de formación de tríplex intramolecular que se produce. [4] Hay dos tipos diferentes de ADN triplex intramolecular: ADN-H y ADN-H *. La formación de H-DNA se estabiliza en condiciones ácidas y en presencia de cationes divalentes como Mg 2+ . En esta conformación, la hebra de homopirimidina en el dúplex se dobla hacia atrás para unirse a la hebra de purina de forma paralela. Las tríadas de base utilizadas para estabilizar esta conformación son TA * T y CG * A + . La citosina de esta tríada de bases necesita ser protonada para formar esta triple hélice intramolecular, por lo que esta conformación se estabiliza en condiciones ácidas. [5] H * -DNA tiene condiciones de formación favorables a pH neutro y en presencia de cationes divalentes. [4] Esta conformación intramolecular se forma a partir de la unión de la hebra de homopurina y purina del dúplex de forma antiparalela. Está estabilizado por tripletes de base TA * A y CG * G. [3] [5]
Función
Oligonucleótidos formadores de triplex (TFO)
Los TFO son hebras de ácido nucleico cortas (15-25 nt) que se unen en el surco principal del ADN bicatenario para formar estructuras de ADN triplex intramoleculares. Existe alguna evidencia de que también pueden modular la actividad genética in vivo . En el ácido nucleico peptídico (PNA), la columna vertebral de azúcar-fosfato del ADN se reemplaza por una columna vertebral similar a una proteína. Los PNA forman bucles P mientras interactúan con el ADN dúplex, formando un triplex con una hebra de ADN mientras desplazan a la otra. Se ha supuesto que se forman recombinaciones muy inusuales o triplex paralelos, o R-ADN, bajo la proteína RecA en el curso de la recombinación homóloga. [6]
Los TFO se unen específicamente a regiones de homopurina-homopirimidina que a menudo son comunes en secuencias promotoras e intrónicas de genes, lo que influye en la señalización celular. [7] Los TFO pueden inhibir la transcripción al unirse con alta especificidad a la hélice del ADN, bloqueando así la unión y función de los factores de transcripción para secuencias particulares. Al introducir TFO en una célula (mediante transfección u otros medios), se puede controlar la expresión de ciertos genes. [8] Esta aplicación tiene implicaciones novedosas en la mutagénesis específica del sitio y la terapia génica. En las células de cáncer de próstata humano, se sobreexpresa un factor de transcripción Ets2 y se cree que impulsa el crecimiento y la supervivencia de las células en tal exceso. Carbone y col. diseñó un TFO específico de secuencia para la secuencia del promotor Ets2 que reguló negativamente la expresión génica y condujo a una ralentización del crecimiento celular y la muerte celular. [9] Changxian y col. también han presentado un TFO dirigido a la secuencia promotora de bcl-2, un gen que inhibe la apoptosis. [10]
La inhibición observada de la transcripción también puede tener efectos negativos para la salud, como su papel en el gen autosómico recesivo de la ataxia de Friedreich . [11] En la Ataxia de Fredrick, la formación de ADN triplex altera la expresión del intrón 1 del gen FXN . Esto da como resultado la degeneración del sistema nervioso y la médula espinal, lo que dificulta el movimiento de las extremidades. [12] Para combatir esta inestabilidad triple, se ha demostrado que las proteínas reparadoras por escisión de nucleótidos (NER) reconocen y reparan estructuras de ADN de triple cadena, restableciendo la disponibilidad total del gen inestable y previamente inhibido. [13]
Ácidos nucleicos peptídicos (PNA)
Los ácidos nucleicos peptídicos son oligonucleótidos sintéticos que resisten la degradación de proteasas y se utilizan para inducir la reparación en regiones de formación de triplex específicas de sitios en sitios genómicos de ADN. Los PNA pueden unirse con alta afinidad y especificidad de secuencia a una secuencia de ADN complementaria a través de la unión de emparejamiento de bases de Watson-Crick y pueden formar hélices triples a través de enlaces Hoogsteen de orientación paralela con el PNA frente al extremo 5 'de la cadena de ADN. [14] El tríplex de PNA-ADN es estable porque los PNA consisten en un pseudopéptido de carga neutra que se une para unirse a la secuencia de ADN bicatenario (dsDNA). [15] De manera similar a la homopirimidina en los TFO, la homopirimidina en los PNA puede formar un enlace con la homopurina complementaria en la secuencia diana del dsDNA. Estos análogos de ADN son capaces de unirse al ADN de doble cadena mediante la explotación de las condiciones ambientales del ADN y diferentes modos de reconocimiento de predicción. Esto es diferente de los TFO que se unen a través del reconocimiento de surco principal del dsDNA. [14]
Uno de los modos de reconocimiento de predicción utilizados para el reconocimiento es a través de una invasión dúplex. [16] [15] Dentro de A – T / G – C mixta, la secuencia de dsDNA es dirigida por un par de PNA pseudocomplementarios (pc) que son capaces de unirse a dsDNAs mediante una doble invasión a través de la formación simultánea de diaminopurina (D) y tiouracilo (U s ) que sustituyen a la adenina y la timina, respectivamente. [16] El par pc PNA forma una hélice DT y U s- A y GC o CG Watson-Crick apareada PNA-ADN con cada una de las cadenas de ADN complementarias. Otra forma de invasión dúplex reconocida en la secuencia objetivo puede ocurrir en dsDNA que contiene secuencias T-C mixtas. [17] Esta forma de invasión dúplex se logra mediante una secuencia complementaria de oligómeros de PNA de homopurina. Este triplex se forma a partir de un híbrido de ADN-PNA que se une en antiparalelo con la secuencia de ADN complementario y da como resultado una hebra de ADN no complementaria desplazada. [15]
Además, el PNA se puede modificar para formar estructuras triplex de "sujeción" en el sitio objetivo. [16] Un tipo de "abrazadera" que se forma es una estructura bis-PNA, en la que dos moléculas de PNA se mantienen unidas por un enlazador flexible como el ácido 8-amino-3,6-dioxaoctanoico (O). [18] La estructura bis-PNA forma un triplex de PNA-ADN-PNA en el sitio objetivo, donde una hebra forma pares de bases de Watson-Crick con ADN en una orientación antiparalela y la otra hebra forma pares de bases de Hoogsteen con la hebra de ADN homopurina en el dúplex ADN-PNA. [17] Una abrazadera de cola PNA (tcPNA) es también otra forma de abrazadera triplex que también se puede formar. Los TcPNA contienen una cola extendida de 5-10 pb que forma un dúplex de PNA / ADN además de una “pinza” de PNA-ADN-PNA. Esto permite una unión de PNA más especificada sin la necesidad de un estiramiento de homopirimida / piridina. [15] Se ha demostrado que estas estructuras de pinza tienen una alta afinidad y especificidad. La adición de residuos de lisina a uno o ambos extremos de los PNA podría usarse para aumentar la captación y unión celular. [dieciséis]
Regulación genética
El ADN de cadena triple se ha implicado en la regulación de varios genes. Por ejemplo, el gen c- myc se ha mutado extensamente para examinar el papel que desempeña el ADN triplex, frente a la secuencia lineal, en la regulación génica. Un elemento promotor c- myc , denominado elemento sensible a nucleasa o NSE, puede formar triplex intramoleculares en tándem del tipo H-DNA y tiene un motivo de secuencia repetitiva (ACCCTCCCC) 4 . Se examinó la NSE mutada para determinar la actividad transcripcional y su capacidad de formación de tríplex intra e intermolecular. La actividad transcripcional de los NSE mutantes puede predecirse por la capacidad del elemento para formar H-DNA y no por el número de repetición, la posición o el número de pares de bases mutantes. Por tanto, el ADN puede ser un participante dinámico en la transcripción del gen c-myc. [19]
La expresion genica
Según varios artículos publicados, el H-DNA tiene la capacidad de regular la expresión génica en función de factores como la ubicación y las secuencias en las proximidades. Aunque las regiones intergénicas del genoma procariota han mostrado trazas bajas de ADN-H natural o motivos triples, las estructuras de ADN-H han mostrado ser más prevalentes en el genoma eucariota. Se ha demostrado que el ADN-H es especialmente abundante en células de mamíferos, incluidos los humanos (1 de cada 50.000 pb). [14] Las secuencias genéticas involucradas en la regulación de genes se encuentran típicamente en las regiones promotoras del genoma eucariota. [14]
En consecuencia, la región promotora ha mostrado la capacidad de formar ADN-H con mayor frecuencia. [14] Un análisis bioinformático del genoma de S. cerevisiae observó la presencia de ADN-H y otros motivos de ADN triplato en cuatro regiones organizativas: intrones, exones, regiones promotoras y regiones diversas. La bioinformática mostró un total de 148 estructuras posibles de ADN-H o ADN triplete. La región promotora representó la frecuencia más alta con 71 estructuras tripladas, mientras que los exones representaron 57 estructuras tripladas y los intrones y misceláneos representaron 2 y 18 estructuras. [20]
Los estudios in vitro e in vivo de la expresión del genoma eucariota dieron como resultado uno de tres resultados: regulación positiva, regulación negativa o ningún cambio en la presencia de motivos de ADN-H. [14] Kato y col. Alabama. informaron de la expresión de regulación positiva de lacZ , cuando se introdujo H-ADN en el promotor de B-lactamasa . [21] [14] Por otro lado, un estudio similar (Brachmachari et al. ) No informó una inhibición estadísticamente significativa del gen informador lacZ cuando se insertó ADN-H en el genoma de células COS de mamíferos. [14] Aunque los estudios sugieren la regulación del ADN-H, el mecanismo aún está bajo investigación. Potaman y col . asocia el mecanismo de regulación génica a las interacciones entre el ADN-H y la caja TATA que se encuentra en la región promotora de Na, K-ATPasa . En las formaciones de H-DNA adyacentes a una caja TATA, la estructura de H-DNA desestabiliza los enlaces TA esenciales para la transcripción. La interferencia con la caja TATA inhibe la maquinaria transcripcional y el inicio de la transcripción, lo que interfiere con la expresión génica. [14] [22] Otros mecanismos asociados con la expresión genómica de una secuencia genética en presencia de ADN-H implican a los TFO. Los estudios in vitro han destacado una disminución de la expresión génica en presencia de TFO en células de mamíferos. [23] Otro posible mecanismo presentado por Valentina et al. sugieren que el complejo tríplex de oligonucleótidos con motivo AG de 13 meros (complejo TFO) regula negativamente la transcripción del ARNm a través de la inhibición competitiva. [24] La inhibición directa de la expresión génica del ADN-H es clave para la mutagénesis, la inhibición de la replicación e incluso la recombinación del ADN en el genoma. [14]
Recombinación
Se ha demostrado que los motivos de ADN-H estimulan la recombinación homóloga con diferentes mecanismos. Las implicaciones iniciales para el papel del H-ADN en la recombinación se produjeron a principios de la década de 1990 cuando se observó RecA , una proteína de recombinación de ADN bacteriano compuesta de ADN de triple hélice. RecA exhibe actividad enzimática esencial para la recombinación. [6] [25] También se ha encontrado en eucariotas recombinación homóloga que involucra motivos de ADN-H. Se ha demostrado que RadA, una proteína homóloga de RecA, tiene la misma actividad enzimática en la recombinación que RecA. [26] La proteína tiene la capacidad de promover e intercambiar hebras homólogas a través de hélices de triple hebra paralelas. [27] [28] El ADN monocatenario (ssDNA) y el ADN bicatenario complementario (dsDNA) formarán una estructura de bucle D. [29] [14] Otro posible mecanismo para RecA involucra el ssDNA de dos estructuras de H-DNA separadas para formar pares de bases Watson-Crick. La nueva estructura se conoce como unión de Holliday, un intermedio en la recombinación homóloga. [14] El ADN-H también se encuentra en otras formas de recombinación. En células de mamíferos, las secuencias de ADN-H mostraron una alta frecuencia de recombinación. Por ejemplo, un estudio realizado en la línea celular de mieloma de ratones encontró estructuras de ADN-H en Cγ2a y Cγ2b, que participan en el intercambio de cromátidas hermanas. [14]
Implicaciones biológicas
Inestabilidad genética
Se ha canalizado una considerable investigación sobre las implicaciones biológicas relacionadas con la presencia de ADN-H en las principales regiones de puntos de ruptura (Mbr) y en los puntos de ruptura de doble hebra de ciertos genes. Trabajos recientes han vinculado la presencia de estructuras de ADN no B con casos de inestabilidad genética. [30]
Se encontraron secuencias formadoras de ADN-H con repeticiones de espejo de polipurina vecinas al promotor P1 del gen c-MYC y están asociadas con los principales puntos críticos de esta región. También se observaron casos de inestabilidad genética en la descendencia F1 de ratones transgénicos después de la incorporación de secuencias formadoras de ADN-H humano emparejadas con secuencias de ADN-Z en sus genomas donde no se había informado previamente de inestabilidad. [31] Además, se ha observado la formación de conformaciones de ADN R. RY H en el Mbr del gen bcl-2 . Se ha postulado que la formación de estas estructuras causa la translocación t (14; 18) observada en muchos cánceres y la mayoría de los linfomas foliculares . Esta observación ha llevado a investigaciones que indicaron que se puede observar una disminución sustancial en los eventos de translocación después de bloquear la formación de H-ADN al alterar ligeramente la secuencia de esta región. [31] [32] También se ha observado que grandes extensiones de GAA · TTC forman estructuras de ADN-H muy estables. Se ha demostrado que las interacciones entre estas dos estructuras de ADN-H, denominadas ADN pegajoso, interrumpen la transcripción del gen X25 o frataxina . Dado que los niveles reducidos de la proteína frataxina se asocian con la ataxia de Friedreich , se ha sugerido que la formación de esta inestabilidad es la base de esta enfermedad genética. [33] [34]
Además, se ha demostrado que el ADN-H causa mutaciones relacionadas con procesos celulares críticos como la replicación y transcripción del ADN . [35] La importancia de estos procesos para la supervivencia ha llevado al desarrollo de complejos mecanismos de reparación del ADN que permiten a las células reconocer y reparar el daño del ADN. Las estructuras de ADN no canónicas pueden percibirse como daños por parte de la célula, y un trabajo reciente ha demostrado una mayor prevalencia de mutaciones cerca de secuencias que no forman ADN-B. [35] Algunas de estas mutaciones se deben a las interacciones entre el ADN-H y las enzimas involucradas en la replicación y transcripción del ADN, donde el ADN-H interfiere con estos procesos y desencadena varios mecanismos de reparación del ADN. Esto puede causar inestabilidad genética e implica al ADN-H en la formación del cáncer. [35]
Replicación de ADN
Se ha demostrado que la replicación del ADN afecta la función de varias enzimas reparadoras del ADN. La formación de H-DNA implica la formación de DNA monocatenario (ssDNA), que es más susceptible al ataque de nucleasas . [35] Se ha demostrado que varias nucleasas interactúan con el ADN-H de manera dependiente o independiente de la replicación. [35]
Un estudio que utilizó células humanas encontró que las nucleasas de reparación por escisión de nucleótidos (NER) ERCC1-XPF y ERCC1-XPG inducían inestabilidad genética. [36] Estas enzimas escinden el ADN-H en el bucle formado por las dos hebras con enlaces de hidrógeno de Hoogsteen y el extremo 5 'de la otra hebra con enlaces de hidrógeno de Watson-Crick, respectivamente. [36] Se ha demostrado que esta escisión induce grandes deleciones que causan roturas de doble hebra (DSB) en el ADN que pueden provocar inestabilidad genética. [35] [36] En las células deficientes en ERCC1-XPF y ERCC1-XPG, estas deleciones fueron menos frecuentes cerca de las secuencias formadoras de ADN-H. [36] Además, se encontraron más mutaciones en células deficientes en ERCC1-XPF y ERCC1-XPG en ausencia de replicación del ADN, lo que sugiere que procesan el ADN-H de una manera independiente de la replicación. [36]
Alternativamente, se encontró que la nucleasa de reparación de la replicación del ADN FEN1 suprime la inestabilidad genética. [36] De manera similar a ERCC1-XPG, FEN1 escinde el ADN-H en el extremo 5 'de la hebra que no participa en el enlace de hidrógeno de Hoogsteen. [36] Las células HeLa deficientes en FEN1 mostraron una mayor prevalencia de deleciones cerca de las secuencias formadoras de ADN-H, pero la mutagénesis inducida por ADN-H fue más pronunciada en las células deficientes en FEN1 en presencia de replicación del ADN. [36] Esto sugiere que FEN1 suprime la mutagénesis inducida por H-ADN de una manera dependiente de la replicación. [36]
El ADN-H se ha implicado en la etiología del cáncer humano debido a la prevalencia de secuencias formadoras de ADN-H cerca de los puntos de corte de translocación en los genomas del cáncer. [36] La actividad nucleasa mediada por replicación con H-DNA destaca otra forma en que la mutagénesis inducida por H-DNA y conduce al crecimiento del cáncer.
Transcripción
Las secuencias que forman el ADN-H también pueden causar inestabilidad genética al interferir con la transcripción y detenerla prematuramente. [35] El desenrollamiento del ADN involucrado en la transcripción lo hace más susceptible al daño. En la reparación acoplada a la transcripción (TCR), una lesión en la hebra molde de ADN detiene la función de la ARN polimerasa y envía señales a los factores TCR para resolver el daño extirpándolo. [37] El ADN-H puede percibirse como una de estas lesiones.
Un estudio que observó la transcripción de la ARN polimerasa de T7 en un análogo estable de secuencia formadora de ADN-H encontró un bloqueo de la transcripción en la unión dúplex a triplex. Aquí, la hebra molde era la hebra central del ADN-H, y la dificultad de interrumpir sus enlaces de hidrógeno de Watson-Crick y Hoogsteen impidió que la transcripción progresara. [38]
Cuando se observó la transcripción por T7 en el promotor P0 del gen c-MYC , los productos de transcripción abreviados que se encontraron indicaron que la transcripción se detuvo muy cerca de la secuencia de formación de ADN-H cadena abajo del promotor. La formación de H-ADN en esta región evita que la T7 descienda por la hebra molde debido al impedimento estérico que provoca. Esto detiene la transcripción y las señales para que los factores TCR resuelvan el ADN-H, lo que da como resultado la escisión del ADN que puede causar inestabilidad genética. [37] La simetría especular y la prevalencia de residuos de guanina en el gen c-MYC le dan una alta propensión a la formación de estructuras de ADN no canónicas. [39] Esto, junto con la actividad de los factores TCR durante la transcripción, lo hace altamente mutagénico, y juega un papel en el desarrollo del linfoma de Burkitt y la leucemia . [37] [39]
Aplicaciones
Las regiones de ADN de cadena triple se pueden generar mediante la asociación de oligonucleótidos formadores de triplex (TFO) y ácidos nucleicos peptídicos (PNA). Históricamente, se ha demostrado que la unión de TFO inhibe la transcripción, la replicación y la unión de proteínas al ADN. [16] También se ha demostrado que los TFO unidos a mutágenos promueven el daño del ADN e inducen mutagénesis. [14] Aunque se sabe que la TFO dificulta la transcripción y la replicación del ADN, estudios recientes han demostrado que la TFO puede utilizarse para mediar en modificaciones genéticas específicas de un sitio tanto in vitro como in vivo . [16] Otro estudio reciente también ha demostrado que los TFO se pueden utilizar para la supresión de oncogenes y protooncogenes para reducir el crecimiento de células cancerosas. Por ejemplo, un estudio reciente ha utilizado TFO para reducir la muerte celular en células de hepatoma mediante la disminución de la expresión de MET.
Los PNA TFO tienen la capacidad de mejorar las frecuencias de recombinación, lo que lleva a una edición de genes dirigida y específica. La hélice triple PNA-ADN-PNA puede ser reconocida por el propio mecanismo de reparación del ADN de la célula, que sensibiliza el ADN circundante para la recombinación homóloga. Para que una estructura de PNA específica de sitio medie en la recombinación dentro de una secuencia de ADN, se puede acoplar una estructura de bis-PNA con un fragmento de ADN de 40 nt que sea homólogo a una región adyacente en el gen diana. [17] Se ha demostrado que la unión de un TFO a una hebra de ADN de un donante induce la recombinación del gen diana y la región diana del gen adyacente. [40] El mecanismo de esta forma de recombinación y reparación se ha relacionado con la vía de reparación por escisión de nucleótidos (NER) que desempeña un papel en el reconocimiento y reparación de estructuras triples. [17] [16] Múltiples investigaciones sugieren que el xeroderma pigmentosum grupo A (XPA) y la proteína de replicación A (RPA), que son factores NER, pueden unirse específicamente como un complejo a estructuras triplex reticuladas. Se sabe que este mecanismo, junto con otros, juega un papel en el reconocimiento y reparación de estructuras triples.
La administración in vivo de TFO ha sido una barrera importante en el uso de TFO para la modificación de genes. [41] Un estudio sobre el direccionamiento in vivo de células madre hematopoyéticas propuso una nueva técnica de conjugación de moléculas de PNA con péptidos penetrantes de células (CPP) junto con nanopartículas de poli (ácido láctico-co-glicólico) (PLGA ) para permitir modificaciones de 6 pb en el CCR5. gene. [40] La edición del gen CCR5 se ha relacionado con la resistencia al VIH-1. [42] Las CPP son proteínas que pueden transportar "carga", como pequeñas proteínas o moléculas, con éxito a las células. Los PGLA son materiales biodegradables que encapsulan moléculas de PNA como nanopartículas para modificaciones genómicas específicas del sitio. [40] El estudio encontró que las nanopartículas de PNA-ADN PGLA fueron capaces de editar eficazmente las células madre hematopoyéticas con menor toxicidad y libres de virus, y la conjugación con CPP ofreció un direccionamiento directo de los genes para mutagénesis específica de sitio en las células madre.
En un estudio novedoso de la terapia génica de la fibrosis quística (FQ), se diseñaron tres ácidos nucleicos peptídicos (PNA) de pinza de cola junto con la molécula de ADN del donante para ser administrados por nanopartículas para corregir las mutaciones del F508 en el regulador de conductancia transmembrana de la fibrosis quística ( CFTR ) células epiteliales bronquiales humanas in vivo e in vitro. [43] La mutación F508 del es la mutación que ocurre con más frecuencia y que lleva a una persona a tener FQ. [44] La mutación F508 conduce a una pérdida de función del CFTR, que es un canal de cloruro de la membrana plasmática regulado por un monofosfato de adenosina cíclico (cAMP). En este estudio, pudieron crear el nuevo enfoque de tratamiento para la FQ mediante el uso de nanopartículas para corregir la mutación F508 del CFTR tanto in vitro en células del epitelio bronquial humano (HBE) como in vivo en un modelo de ratón con FQ que resultó en la aparición de transporte de cloruro dependiente de CFTR. [43]
Historia
Las estructuras de ADN de triple hebra eran hipótesis comunes en la década de 1950, cuando los científicos luchaban por descubrir la verdadera forma estructural del ADN. Watson y Crick (quienes más tarde ganaron el Premio Nobel por su modelo de doble hélice) originalmente consideraron un modelo de triple hélice, al igual que Pauling y Corey , quienes publicaron una propuesta para su modelo de triple hélice en 1953, [45] [46] así como también el científico Fraser. [47] Sin embargo, Watson y Crick pronto identificaron varios problemas con estos modelos:
- Los fosfatos cargados negativamente cerca del eje se repelen entre sí, dejando la cuestión de cómo la estructura de tres cadenas permanece unida.
- En un modelo de triple hélice (específicamente el modelo de Pauling y Corey), algunas de las distancias de van der Waals parecen ser demasiado pequeñas.
El modelo de Fraser difería del de Pauling y Corey en que en su modelo los fosfatos están en el exterior y las bases en el interior, unidas entre sí por enlaces de hidrógeno. Sin embargo, Watson y Crick encontraron que el modelo de Fraser estaba demasiado mal definido para comentar específicamente sus deficiencias.
En 1957 se describió una estructura de ADN de cadena triple alternativa. [48] Felsenfeld, Davies y Rich predijeron que si una cadena contenía solo purinas y la otra solo purinas, la cadena sufriría un cambio conformacional para formar una hélice de ADN de cadena triple. . Se predijo que el ADN de triple hebra (H-ADN) estaría compuesto por una polipurina y dos hebras de polipirimidina. [6] [48] Se pensó que ocurría en un solo proceso biológico in vivo : como un producto intermedio durante la acción de la enzima de recombinación de E. coli RecA . [48] Los primeros modelos de la década de 1960 predijeron la formación de complejos entre oligonucleótidos policetiílicos y de guanina. Los modelos sugirieron interacciones conocidas como emparejamiento de Hoogsten (interacciones que no son Watson-Crick) ubicadas en el surco principal. [6] Poco después, se predijeron triples hélices compuestas por una pirimidina y dos hebras de purina. [6] El descubrimiento de tramos de ADN-H en plásmidos superenrollados alcanzó su punto máximo en el interés moderno en la función potencial de las estructuras triplex en las células vivas. [49] Además, pronto se descubrió que la homopirimidina y algunos oligonucleótidos ricos en purinas pueden formar una estructura H-ADN estable con las estructuras específicas de la secuencia de unión homopurina-homopirimidina en los dúplex de ADN. [50]
Referencias
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