Estructura de doble hélice del ADN
Después de 60 años de conocerse las dos reglas de Chargaff, hoy en día, Michel Yamagishi en el Laboratorio de Bioinformática aplicada en Brasil y Herai Roberto de la Unicamp, en Sao Paulo, dicen que haber descubierto nuevos modelos que amplían significativamente la gramática de ADN.
Un poco de historia:
Las dos reglas de Chargaff y Col establecen que:
- La cantidad de Adenina (A) es igual a la cantidad de Timina (T).
- La cantidad de Citosina (C) es igual a la cantidad de Guanina (G).
Eso implica que el número de bases purinas (A+G) es igual al número total de bases pirimidinas (C+T), sin embargo, existen diferencias en lo que respecta a la relación AT/CG.
Las reglas de Chargaff y Col son aplicables a la molécula de ADN y no al ARN, porque el ARN está formado por una hélice simple de nucleótidos y por no poseer Timina, en su lugar posee Uracilo.
En bacterias, virus, metafitas y metazoos inferiores hay un predominio de CG sobre AT, en cambio, en las metafitas y metazoos superiores existe lo contrario más cantidad de AT sobre CG.
Reglas de Chargaff son importantes porque apuntan a una especie de «gramática de la biología», un conjunto de reglas ocultas que gobiernan la estructura del ADN. Esta gramática debe revelarse como los patrones de ADN que son invariantes en todas las especies.
Descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN:
Las reglas de Chargaff fueron una pista muy decisiva para que Watson y Crick propusieran su modelo de doble hélice para el ADN que les valió el premio Nobel en 1962. Seguramente ayudó también la foto 51 de difracción de rayos X de una hebra de ADN.
La historia de esta foto es curiosa, ya que la científica Maurice Wilkins la tomó prestada sin permiso de su compañero de trabajo, Rosalind Franklin, y la hizo llegar a Watson y a Crick.
El trabajo de Maurice Wilkins como el de Rosalin Franklin, era el de la física de estructuras moleculares, especializados en difracción de rayos X.
Wilkins, Watson y Crick recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1962, Franklin no lo recibió porque falleció en 1958.
Las nuevas reglas descubiertas:
El método desarrollado por Michel Yamagishi y Herai Roberto de Brasil, es sencillo, utilizan la teoría de conjuntos para mostrar que las normas existentes de Chargaff implican la existencia de otros patrones, de orden superior.
He aquí cómo. Una manera de localizar patrones en el ADN consiste en dividir una secuencia de ADN en palabras de longitud k determinada. Las Reglas de Chargaff se aplican a las palabras de donde k = 1, es decir, a los nucleótidos individuales (palabras de una sola letra).
Con k = 2 tendríamos palabras del tipo; AA, AC, AG, AT, CA, CC, etc.
Con k = 3 tendríamos palabras del tipo; AAA, AAC, AAG, AAT, ACA, ACC, etc.
Basándose en la teoría de conjuntos han buscado patrones de tipo fractal en bases de datos con enormes números de secuencias de ADN de 32 especies llegando a encontrar 4 nuevas reglas.
Dicen que los cuatro patrones encontrados, se muestran con gran precisión en 30 de estas especies, incluyendo seres humanos, E. coli, y la planta Arabidopsis.
No se ajustan a estas reglas, únicamente el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) y Xylella fastidiosa 9a5c, un insecto que ataca a los melocotones. ¿Se imaginan que el insecto estuviera mal secuenciado, o que tenga alguna característica genética muy especial?
Afirman que: «Estas nuevas normas demuestran por primera vez que las frecuencias de oligonucleótidos tienen propiedades invariables a través de un gran número de genomas».
Una primera aplicación de este hallazgo podría ser su aplicación para acelerar la secuenciación de genomas y la detección de errores experimentales en la secuenciación.
La referencia del artículo de este descubrimiento es esta en: Chargaff’s «Grammar of Biology»: New Fractal-like Rules