Selectivitat en la replicació d’ADN

Fa uns mesos ja vam parlar sobre el procés de replicació d’ADN que ens està passant tots dies, a totes hores: en qualsevol moment hi ha una cel·lula que agafa una molècula d’ADN i fa una copia. Dins el nostre cos, aquest procés es porta a terme cada segon. La nostra maquinaria (el cos amb les cel·lules, proteïnes i enzims) és tan ben designat que només falla més o menys 1 en cada 100.000 procesos; o millor dit, tot el dia el nostre cos està treballant i només falla un cop cada dia!

Aquesta eficiencia és extraordinaria, i al mateix moment no sabem exactament perquè és així. Algunes de les raons han sigut descobertes en un recent article en la revista de Chemical Communications de dos membres del Departament de Química de la UdG en col·laboració amb un grup d’investigadors d’Amsterdam. Vam estudiar l’efecte de ponts d’hidrogen, π-π stacking, l’efecte del solvent i l’efecte estèric amb càlculs de química teòrica per sistemes d’un duplex de nucleotides (indicat en la figura).

Així que podriem disimular que passa quan tenim un template en el qual un nou nucleòtid ha d’entrar per allargar la copia de l’ADN (el nou nucleòtid està indicat pel cub en blau en la primera figura, a l’esquerra; els altres tres cubs en gris representen els nucleòtids que ja són presents dins el sistema del template). El sistema real és més com indicat a la segona figura on a l’esquerra tenim la cadena d’ADN que s’estan copiant, a la dreta a baix tenim dos nucleòtids que ja s’han incorporat, i a dalt a la dreta (indicat amb el cuadre) tenim el nucleòtid que és el següent que s’incorpora, o no.

Una de les conclusions d’aquest article és que π-π stacking és poc selectiu pels diferents nucleòtids, però sí que dóna una estabilització que és molt important per l’estabilitat de l’estructura. La presencia del solvent fa que la estabilització es redueix bastant.

Per fi, cal destacar que els pars de bases, adenina-timina i guanina-citosina, com descrit en 1953 per Watson i Crick (mira a la pagina de la revista Natura, fet pel 50é aniversari de l’article de Watson-Crick) a partir de dades obtingudes per Rosalind Franklin (“the dark lady of DNA”, els articles són també disponibles a la pagina de Nature), són de veritat els més estables. Però, també cal dir que 58 anys després d’aquest article ara finalment entenem una mica millor perquè.