Acidos nucleicos | Resúmenes de Biología general

1.2 La identificación de los componentes. Lentamente se fueron llevando a cabo estudios más exactos para la

identificación de los componentes de los ácidos nucleicos. La guanina (G) había sido aislada del guano; sin embargo, su

relación con los ácidos nucleicos se estableció hasta 1910, al compararla con el nucleósido que Phoebus Levene obtuvo

del ácido guanílico. Albrecht Kossel y A. Neumann aislaron la adenina (A) y la timina (T) de la glándula del timo. Ascoli

y Steudel descubrieron la citosina (C) y el uracilo (U) (Schlenk, 1988).

La ribosa y la desoxirribosa fueron aisladas por Levene en 1909 y 1930, respectivamente. En ambos casos, el aislamiento

de los nucleósidos fue un requisito para proveer el material inicial. La hidrólisis con piridina del ácido nucleico de

levadura produjo fosfatos y los nucleósidos adenosina, citosina, guanosina y uridina. Levene determinó que en todos los

nucleósidos la pentosa era una ribosa y nombró al ácido original como ácido ribonucleico (ARN). Los nucleósidos fueron

identificados como derivados de las bases A, C, G y U (figura 1). En 1929, Levene identificó la desoxirribosa del ácido

nucleico aislado del tejido de la pantorrilla, al cual denominó ácido desoxirribonucleico (ADN). Este ácido exhibía una

mayor resistencia a la hidrólisis química que el ARN, y consiguió degradarlo con enzimás, seguido de la hidrólisis ácida

de sus desoxinucleótidos.

En 1935, se descubrió que el ADN podría ser cortado enzimáticamente en mononucleótidos, en presencia de arsenato.

Usando este procedimiento, Klein y Thannhauser obtuvieron los desoxirribonucleótidos y establecieron que cada

nucleótido está unido por un enlace fosfodiéster del hidroxilo 5´ al hidroxilo 3´ de su otro vecino (figura 2).

En 1938, William Astbury obtuvo un patrón de difracción de rayos-x de fibras secas de ADN, y dedujo que el espacio de

3.34 Å a lo largo del eje de la fibra correspondía al de una sucesión cercana de nucleótidos planos. Éstos sobresalían

perpendicularmente a lo largo del eje de la molécula para formar una estructura relativamente rígida. Algunos años

después, J. Gulland estudió la viscosidad y la birrefringencia de flujo del ADN y postuló la presencia de puentes de

hidrógeno que unían a los grupos hidroxilo de la piridina y la purina y a algunos de los grupos aminos.

Desafortunadamente, utilizó las formás tautoméricas enol para la timina y la guanina. La importancia de las formás

tautoméricas correctas (ceto), se reconoció hasta 1953.

Algunos acontecimientos relevantes al desarrollo de los métodos de secuenciación de los ácidos nucleícos 1871. Johann

Meisher describe el ácido desoxirribonucleico (ADN) en el esperma de la trucha.

1944. Oswald Avery, Colin McLeod y Macyln McCarthy demuestran que el ADN es la substancia en donde reside la

información genética.

1950. Erwin Chargaff determina que las cantidades de adenina y timina, y de citosina y guanina, son las mismas en el

ADN: “reglas de Chargaff”.

1952. Rosalind Franklin y Maurice Wilkins llevan a cabo estudios de cristalografía de rayos X del ADN.

1953. James Watson y Francis Crick proponen el modelo de la doble hélice del ADN.

1958. Matthew Meselson y Frank Stahl demuestran que la replicación del ADN es semiconservativa.

1960. Arthur Kornberg descubre y aísla la enzima ADN polimerasa.

1961. Marshall Niremberger y Severo Ochoa establecen el código genético universal.

1968. Matthew Meselson y Robert Yuan aíslan la primera endonucleasa de restricción.

1977. Allan Maxam y Walter Gilbert, y Frederick Sanger et al., desarrollan simultáneamente métodos para la

determinación de la secuencia de nucleótidos del ADN.

1978. F. Sanger y su equipo reportan la secuencia genómica completa del virus øX174.

1981. Se reporta la secuencia del genoma de la mitocondria humana.

1983. Marvin Carruthers y Leroy Hood desarrollan un método para secuenciar automáticamente fragmentos de ADN de 5

a 75 pares de bases.

En 1985, el químico Kary Mullis desarrolló la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Este método

permite la amplificación exponencial de una molécula de ADN, generando millones de copias de un fragmento.

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1.2 La identificación de los componentes. Lentamente se fueron llevando a cabo estudios más exactos para la identificación de los componentes de los ácidos nucleicos. La guanina (G) había sido aislada del guano; sin embargo, su relación con los ácidos nucleicos se estableció hasta 1910, al compararla con el nucleósido que Phoebus Levene obtuvo del ácido guanílico. Albrecht Kossel y A. Neumann aislaron la adenina (A) y la timina (T) de la glándula del timo. Ascoli y Steudel descubrieron la citosina (C) y el uracilo (U) (Schlenk, 1988). La ribosa y la desoxirribosa fueron aisladas por Levene en 1909 y 1930, respectivamente. En ambos casos, el aislamiento de los nucleósidos fue un requisito para proveer el material inicial. La hidrólisis con piridina del ácido nucleico de levadura produjo fosfatos y los nucleósidos adenosina, citosina, guanosina y uridina. Levene determinó que en todos los nucleósidos la pentosa era una ribosa y nombró al ácido original como ácido ribonucleico (ARN). Los nucleósidos fueron identificados como derivados de las bases A, C, G y U (figura 1). En 1929, Levene identificó la desoxirribosa del ácido nucleico aislado del tejido de la pantorrilla, al cual denominó ácido desoxirribonucleico (ADN). Este ácido exhibía una mayor resistencia a la hidrólisis química que el ARN, y consiguió degradarlo con enzimás, seguido de la hidrólisis ácida de sus desoxinucleótidos. En 1935, se descubrió que el ADN podría ser cortado enzimáticamente en mononucleótidos, en presencia de arsenato. Usando este procedimiento, Klein y Thannhauser obtuvieron los desoxirribonucleótidos y establecieron que cada nucleótido está unido por un enlace fosfodiéster del hidroxilo 5´ al hidroxilo 3´ de su otro vecino (figura 2). En 1938, William Astbury obtuvo un patrón de difracción de rayos-x de fibras secas de ADN, y dedujo que el espacio de 3.34 Å a lo largo del eje de la fibra correspondía al de una sucesión cercana de nucleótidos planos. Éstos sobresalían perpendicularmente a lo largo del eje de la molécula para formar una estructura relativamente rígida. Algunos años después, J. Gulland estudió la viscosidad y la birrefringencia de flujo del ADN y postuló la presencia de puentes de hidrógeno que unían a los grupos hidroxilo de la piridina y la purina y a algunos de los grupos aminos. Desafortunadamente, utilizó las formás tautoméricas enol para la timina y la guanina. La importancia de las formás tautoméricas correctas (ceto), se reconoció hasta 1953. Algunos acontecimientos relevantes al desarrollo de los métodos de secuenciación de los ácidos nucleícos 1871. Johann Meisher describe el ácido desoxirribonucleico (ADN) en el esperma de la trucha.

Oswald Avery, Colin McLeod y Macyln McCarthy demuestran que el ADN es la substancia en donde reside la información genética.
Erwin Chargaff determina que las cantidades de adenina y timina, y de citosina y guanina, son las mismas en el ADN: “reglas de Chargaff”.
Rosalind Franklin y Maurice Wilkins llevan a cabo estudios de cristalografía de rayos X del ADN.
James Watson y Francis Crick proponen el modelo de la doble hélice del ADN.
Matthew Meselson y Frank Stahl demuestran que la replicación del ADN es semiconservativa.
Arthur Kornberg descubre y aísla la enzima ADN polimerasa.
Marshall Niremberger y Severo Ochoa establecen el código genético universal.
Matthew Meselson y Robert Yuan aíslan la primera endonucleasa de restricción.
Allan Maxam y Walter Gilbert, y Frederick Sanger et al., desarrollan simultáneamente métodos para la determinación de la secuencia de nucleótidos del ADN.
F. Sanger y su equipo reportan la secuencia genómica completa del virus øX174.
Se reporta la secuencia del genoma de la mitocondria humana.
Marvin Carruthers y Leroy Hood desarrollan un método para secuenciar automáticamente fragmentos de ADN de 5 a 75 pares de bases. En 1985, el químico Kary Mullis desarrolló la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Este método permite la amplificación exponencial de una molécula de ADN, generando millones de copias de un fragmento.

Leroy Hood y Lloyd Smith desarrollan el primer secuenciador automático, que usa un láser que reconoce marcadores de fluorescencia en el ADN.
Kary Mullis desarrolla la técnica de PCR que permite amplificar millones de veces fragmentos específicos de ADN.
Por iniciativa de Watson, el Instituto Nacional de Salud en EUA, establece la Oficina para la Investigación del Genoma Humano.
Tres grupos desarrollan simultáneamente el método de electroforesis capilar, que optimiza la automatización de los métodos de secuenciación del ADN. Se inicia el Proyecto del Genoma Humano.
Se reporta la primera secuencia completa del genoma de un organismo vivo, el de la bacteria Haemophilus influenzae.
Se reporta la primera secuencia del genoma de un eucarionte, el de la levadura Saccharomyces cerevisiae.
Se reporta la primera secuencia del genoma de un animal; el de Caenorhabditis elegans.
Se reporta la secuencia nucleotídica del cromosoma humano 22.
Se reporta la primera secuencia del genoma de una planta, el de Arabidopsis thaliana.
Se reporta por dos grupos en forma simultánea, la secuencia nucleotídica del genoma humano.
Se reportan las secuencias nucleotídicas de los genomás del ratón (Mus musculus) y del arroz (Oryza sativa).

Nadie aportó tanto al desarrollo inicial de las investigaciones en el campo de las mutaciones genéticas inducidas como el investigador estadounidense Hermann Joseph Muller (1890-1967). Condujo sus investigaciones con ese organismo ideal para los estudios genéticos que es la mosca del vinagre, con sólo 4 pares de cromosomas, cromosomas gigantes en las células de las glándulas salivares y un ciclo reproductivo de sólo dos semanas. Muller fue un divulgador incansable de los peligros que entrañaban las radiaciones nucleares por concepto de las mutaciones irreversibles que podrían engendrar en los genes de la especie humana. [10]

A partir del modelo del tetranucleótido plano propuesto por Levene se deducía que los ácidos nucleicos eran moléculas muy monótonas, casi invariables, extremadamente rígidas. Por tanto, se descartaron rápidamente como el tipo de molécula capaz de transmitir la información genética, y la comunidad investigadora se centró en el estudio de las proteínas como moléculas portadoras de la herencia. Levene era un científico muy influyente en su época, y su opinión era poco menos que indiscutible. No obstante conviene destacar que colegas y discípulos lo recuerdan ante todo por sus virtudes, el ser un gran maestro que combinaba generosidad, apoyo y entusiasmo con su experiencia y conocimiento. Al morir no se había aclarado aún el significado genético del ADN.

A fines de 1951 Rosalind Franklin había obtenido los espectros más nítidos del ADN hasta la fecha, y de acuerdo con una práctica reconocida presentó en una conferencia en el King’s College sus resultados. Su interpretación de los datos espectrales conducían a una estructura molecular formada por dos o cuatro cadenas helicoidales entrelazadas, integradas por azúcares y fosfatos, con bases nitrogenadas orientadas hacia la parte interior de la hélice

A los 25 años Walter Gilbert (1932- ) realizó su doctorado en Cambridge bajo la supervisión del físico pakistaní Abdul Sadam, sobre complejos problemas de la Física Teórica. Por estos tiempos conoció, al joven Watson y luego en el verano de 1960 decide unirse al grupo de Watson que por entonces investigaba los complejos mecanismos de traducción del ARN mensajero en la síntesis de proteínas. A mediados de los sesenta Gilbert es el primero en aislar un represor, proteína producida por un gen de una bacteria para detener en un segundo gen la producción de un producto no deseado. Esta función de control había sido definida genéticamente por Jacob y Monod pero un represor es producido en tan pequeñas cantidades que había resultado imposible identificarlo. Gilbert ha sido uno de los primeros en desarrollar las vías para producir las cepas de bacterias manipuladas genéticamente para sintetizar la insulina.

Frederick Sanger (1918- ), bioquímico británico, mereció el premio Nóbel de Química en dos ocasiones. La primera vez se le otorga en 1958 por su original método para determinar la estructura de la hormona proteica conocida como insulina.

La última, en 1980, se debió al hallazgo de un método rápido para determinar la secuencia nucleótida de los ácidos nucleicos con lo cual se iniciaba el desarrollo de la Ingeniería Genética.

¿Prevalecerán las normas éticas impulsadas por una opinión pública o se impondrán los intereses de monopolios guiados por el lucro en la aplicación de los logros de la Biotecnología?

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