O deosebire majoră între ADN şi ARN ar putea explica de ce ADN-ul este purtătorul informaţiei genetice
Un nou studiu a demonstrat, pentru prima dată, că ARN-ul se desface în cazul unei modificări în structura sa chimică, în timp ce ADN-ul îşi poate schimba forma pentru a compensa orice defect structural.
Cercetarea ar putea explica, în cele din urmă, de ce ADN-ul este purtătorul informaţiei genetice și nu ARN-ul.
„Pentru ceva atât de fundamental precum elicea dublă de ADN, este uimitor că descoperim aceste proprietăți de bază atât de târziu”, a declarat cercetătorul Hashim Al-Hashimi de la Duke University School of Medicine.
„Avem nevoie de o înțelegere mai profundă a acestor molecule de bază ale vieții”, adaugă Hashim Al-Hashimi.
În anul 1953, Watson și Crick au publicat primul lor model al elicei duble de ADN și au prezis modul în care perechile de baze – A & T și G & C se unesc între ele. Cele două catene ale ADN-ului se leagă prin perechi de baze care formează treptele elicei duble a ADN-ului.
Cercetătorii au încercat să găsească dovezi că perechile de baze se unesc aşa cum au prezis Watson și Crick, acestea fiind denumite perechi de baze Watson-Crick. În 1959, biochimistul Karst Hoogsteen a reușit să obţină o imagine a unei perechi de baze A-T, cu o geometrie mai puțin înclinată, având o bază rotită cu 180 de grade față de cealaltă.
De atunci, cercetătorii au observat în imaginile ADN-ului atât perechi de baze Watson-Crick, cât și perechi de baze Hoogsteen.
Cu toate acestea, în urmă cu cinci ani, Al-Hashimi şi echipa de cercetători de la Duke University au descoperit ceva cu totul nou: perechi de baze ale ADN-ului care formau atât legături de tipul Watson-Crick, cât şi legături de tipul Hoogsteen. Toate acestea au evidenţiat gradul mare de flexibilitate al structurii ADN-ului.
Legăturile Hoogsteen se formează atunci când o proteină se leagă de ADN sau atunci când s-a produs un defect la oricare dintre bazele sale. Odată ce defectul a fost eliminat sau proteina a fost eliberată, se formează din nou legături Watson-Crick.
Cercetătorii au demonstrat, pentru prima dată, că ARN-ul nu are această capacitate, ceea ce ar putea explica de ce ADN-ul este purtătorul informaţiei genetice şi nu ARN-ul.
În timp ce ADN-ul se adaptează la apariţia unor defecte de natură chimică în structura sa pe care le elimină, ARN-ul devine prea rigid și se destramă, ceea ce face ca ADN-ul să fie mai eficient pentru transmiterea informațiilor genetice între generații.
„În ADN o modificare în structura sa chimică reprezintă un defect care poate fi ușor absorbit prin rabatarea unei baze și prin formarea unei perechi de baze Hoogsteen. Prin contrast, aceeaşi modificare perturbă grav structura elicoidală dublă a ARN-ului”, a declarat HuiQing Zhou, unul dintre cercetători.
„Această descoperire va rescrie, probabil, manualele de biologie cu privire la diferența dintre ADN și ARN”, se afirmă într-un comunicat de presă al Duke University.
În imaginea de mai jos se poate vedea cum în ADN se formează o legătură Hoogsteen pentru a încorpora o pereche de baze deteriorate, în timp ce în aceleaşi condiţii ARN-ul se destramă:
Credit: Huiqing Zhou
Cercetătorii au constatat acest lucru folosind tehnici imagistice avansate pentru a viziona modul cum se leagă perechile de baze ale ADN-ului şi ARN-ului. Ei au reuşit să demonstreze că, în orice moment, aproximativ 1% din bazele ADN-ului s-au transformat în perechi de baze Hoogsteen. În cazul ARN-ului nu s-a constatat acest lucru.
Cercetătorii au testat mai multe molecule de ARN în diferite condiții, dar în niciuna dintre ele nu s-au identificat perechi de baze Hoogsteen. Ei chiar au forțat ARN-ul să formeze perechi de baze Hoogsteen, doar pentru a vedea dacă s-ar putea întâmpla acest lucru, dar imediat după aceasta ARN-ul s-a desfăcut.
Oamenii de ştiinţă au explicat că acest lucru se datorează faptului că ARN-ul cu o structură de elice dublă este mai comprimat decât ADN-ul și din această cauză o bază a ARN-ului nu-şi poate schimba direcția fără a lovi şi deplasa atomii din apropiere, ceea ce provoacă destrămarea structurii ARN-ului.
Ipoteza cercetătorilor trebuie testată prin cercetări suplimentare, pentru a se verifica dacă într-adevăr ADN-ul a devenit purtătorul informațiilor genetice datorită flexibilităţii sale. Dacă se confirmă această ipoteză, atunci s-ar putea să înțelegem mai bine evoluţia vieţii de pe Pământ.
Studiul a fost publicat în Nature Structural & Molecular Biology.
Sursă: Science Alert