El descubrimiento de la enzima que encuentra y copia nuestros genes

El descubrimiento de la ARN polimerasa

Cuando uno conoce bien una historia puede perder la capacidad de ver la grandeza de esta y dejarla aparcada en el desván del recuerdo sin darla a conocer. Ahora que sabemos mejor de que manera se expresa la información genética podemos perder la perspectiva de cuanto conlleva adquirir el conocimiento humano en esta materia. Hay que hacer copias de las partes relevantes para que se esparzan y se expresen como hace la ARN polimerasa.

En los extractos celulares siempre han estado todas las pruebas y en el aislamiento de sus componentes la solución. Dicho así parece sencillo, pero los retos técnicos e intelectuales a los que se enfrentaban los biólogos, bioquímicos y demás en los 50 y 60 eran fabulosos.

En 1959 Athur Kornberg y su equipo ya habían aislado la enzima que copia el ADN en presencia, por supuesto de ADN, los cuatro ribonucleotidos (trifosfato) rNTPs y un poquito de Magnesio o manganeso. Una vez conocida la copiadora, se inició la carrera por aislar la enzima que fabricaba el ARN a partir de un molde de ADN. La transcriptora, que con ayuda de otras proteínas reconocería los promotores de los genes en el ADN, se uniría y comenzaría la copia de esta secuencia para dar lugar a ARN mensajero. ARN que tras un tratamiento o edición saldría del núcleo para ser traducido a proteína por los ribosomas.

En palabras del microbiólogo y bioquímico Jerard Hurwizt, el campo estaba muy abierto, aunque Gruberg-Manago y Ochoa habían encontrado una enzima capaz de sintetizar ARN, conocida como PNPasa, ésta no parecía la candidata ideal al puesto de transcriptora de la información. No necesitaba ADN y requería concentraciones de nucleótidos muy altas. Aunque quedaba la posibilidad de que faltasen algunos factores adicionales, en realidad resultó ser una destructora de ARN, la que lo hidroliza, lo que es también muy importante. Era pues, todo un reto encontrar las moléculas concretas entre la pléyade de enzimas que coexisten incluso en los organismos más primitivos. Hurwitz y su equipo comenzaron su búsqueda y aislamiento en 1959 no sin sobresaltos.

Ese mismo año, el laboratorio de Samuel B. Weiss publicó que extractos de núcleos de hígado de rata eran capaces de llevar a cabo la síntesis de ARN en presencia de los cuatro ribonucleótidos y lo que era más importante, la omisión de uno de los cuatro rNTPs reducía notablemente esta síntesis. Si faltaba uno se paraba la síntesis lo que podría indicar que esta era dependiente de molde y no aleatoria. La única pega era que la adición de una DNasa, destructora de ADN reducía poco la incorporación de nucleótidos. Se estaban acercando.

RNA Poymerase lII-TFIIB transcribing complex Structure. The general transcription factor (TF) IIB (fuxia) is required for RNA polymerase (Pol) II initiation and extends with its B-reader element into the Pol II active centre cleft.

Estructura ARN polimerasa mostrando su centro activo copiando una de las hebras de un dúplex de ADN. Fuente 3Dciencia.com

En la primavera de 1960 todo floreció, el equipo de Hurwitz demostró repetidamente la estimulación de la síntesis de ARN al añadir ADN a los extractos de la bacteria e. coli aislado de una manera determinada que contenían la actividad ARN polimerasa y los cuatro rNTDs. Además, ésta era rápidamente inhibida al añadir pequeñas cantidades de DNAsas y RNAsas, destructoras de ADN y ARN respectivamente. Ya la habían capturado y caracterizado. En el mismo número que publicaron su descubrimiento otros grupos había aislado dicha actividad también en e. coli, concretamente Audrey Stevens. Además poco después en esta misma revista se publicó la misma actividad pero de extracto provenientes de guisantes. La síntesis de ARN estaba muy solicitada.

Más tarde se comprobó que la composición de la hebra de ARN fabricada concordaba con la composición de la hebra de ADN. Todavía no había métodos de secuenciación, pero si secuencias de composición química más rica en un par de bases particular. Que se producían muchas más copias de ARN que la iniciales de ADN (el molde se podía ver como un catalizador) y un largo etcétera. Faltaba mucho para caracterizarla completamente y sacarle los secretos de su funcionamiento pero esa es otra historia a transcribir.

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REFERENCIAS

Weiss, S. B., and Gladstone, L. (1959) A mammalian system for the incorporation of cytidine triphosphate into ribonucleic acid. J. Am. Chem. Soc. 81, 4118

Hurwitz, J., Bresler, A., and Diringer, R. (1960) The enzymic incorporation of ribonucleotides into polyribonucleotides and the effect of DNA. Biochem. Biophys. Res. Commun. 3, 15–18

Stevens, A. (1960) Incorporation of the adenine ribonucleotide into RNA by cell fractions from E. coli B. Biochem. Biophys. Res. Commun. 3, 92–96

Huang, R. C., Maheshwari, N., and Bonner, J. (1960) Enzymatic synthesis of RNA. Biochem. Biophys. Res. Commun. 3, 689–694

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4 comentarios en “El descubrimiento de la enzima que encuentra y copia nuestros genes

  1. Si hay algo que me dejó con muchas ganas de profundizar cuando estudié la asignatura de biología en la carrera, fue precisamente toda la “maquinaria” de replicación del ADN, es impresionante todo el proceso, las enzimas que intervienen, las tareas que realizan y la fiabilidad que consiguen. Es una parte de la biología además de fascinante, preciosa. Gracias por tu aportación al carnaval : )

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