Si cree que sabe cómo es el ADN, es posible que haya una sorpresa escondida en su sangre.
El ADN recuerda instantáneamente su famosa doble hélice. Pero el material genético no siempre permanece en esa forma familiar. Algunas piezas pueden plegarse formando estructuras compactas de cuatro hilos.
Estas formas inusuales se han visto previamente dentro de las células. Ahora los científicos dicen que los han encontrado plegados en plasma sanguíneo humano.
Entonces, ¿por qué hay ADN en nuestra sangre?
A medida que las células de todo el cuerpo mueren, dejan pequeños fragmentos de ADN. Estos ingresan al torrente sanguíneo como pedazos de un mensaje roto, llevando pistas sobre lo que sucede dentro de nosotros.
Hasta ahora, los científicos se han concentrado en leer el mensaje: sus letras genéticas, la longitud de cada fragmento y de qué parte del genoma proviene. Un nuevo estudio preimpreso sugiere que la forma en que se pliega el mensaje también podría importar.
Los investigadores detectaron estructuras de cuatro cadenas llamadas G-quadruplex, o G4, en material genético capturado directamente del plasma humano.
“Nuestro estudio proporciona, hasta donde sabemos, la primera evidencia bioquímica directa de que las estructuras G-quadruplex plegadas están presentes en los ácidos nucleicos capturados directamente del plasma humano”, dijo a ScienceAlert el biólogo molecular de la Universidad de Colonia, Robert Hänsel-Hertsch.
Un G4 comienza cuando cuatro copias de la letra genética guanina se unen para formar un pequeño cuadrado. Se pueden apilar varios cuadrados, creando una estructura compacta muy diferente de la conocida doble hélice.
El misterio comenzó cuando los científicos notaron fragmentos inusuales conocidos como ADN libre de células ultracorto. Con aproximadamente 50 letras genéticas de largo, estas hebras simples eran tan pequeñas que podían deslizarse a través de las redes utilizadas por los métodos estándar de captura de ADN.
Algunos contenían suficiente guanina para formar G4, y los análisis informáticos apuntaron a la misma posibilidad.
Pero no es lo mismo encontrar un trozo de hilo que pueda formar un nudo que encontrarlo ya anudado. El equipo tuvo que capturar estas estructuras con sangre humana mientras aún estaban plegadas.
Eso fue más difícil de lo que parece. Los duros procedimientos utilizados para extraer ADN del plasma podrían separar estructuras delicadas o permitir que las moléculas se replegen durante el experimento. Si al final apareciera un G4, los investigadores no podrían saber si había existido en el torrente sanguíneo o había sido creado en el laboratorio.
Entonces el equipo tendió una trampa más suave. Capturaron material genético directamente del plasma sin calentarlo ni utilizar pasos de extracción que pudieran alterar su forma.
Luego utilizaron dos detectores independientes. Uno era un anticuerpo diseñado para reconocer los G4. La otra era una pequeña molécula que se ilumina cuando se une a una.
Ambos produjeron una señal.
También se capturó una secuencia genética coincidente que no podía plegarse, pero no produjo ninguna señal. Luego, los investigadores probaron el resultado haciendo que los dos agentes detectores de G4 compitieran por las mismas estructuras. Cada uno redujo la señal producida por el otro, lo que indica que ambos estaban reconociendo G4 plegados en lugar de adherirse aleatoriamente al material capturado.
“La estructura es una capa de información, y potencialmente de biología, que la secuenciación por sí sola no puede ver”, afirmó Hänsel-Hertsch.
Pero el descubrimiento abrió otro misterio.
Aunque la investigación comenzó con ADN ultracorto, el experimento no pudo revelar si los G4 detectados estaban hechos de ADN o ARN. El ARN puede plegarse en la misma forma de cuatro cadenas y los detectores reconocen la estructura en lugar de la molécula que se encuentra debajo de ella.
Hänsel-Hertsch describió esto como “una limitación real”.
El siguiente paso será tratar el material capturado con enzimas que destruyan el ADN o el ARN antes de volver a analizarlo. La secuenciación de las moléculas plegadas podría revelar su identidad y origen genómico.
Los científicos tampoco saben qué tejidos los liberaron, ni si las estructuras se plegaron dentro de las células o solo después de ingresar al torrente sanguíneo.
Entonces, ¿qué podrían decirnos sobre la salud?
Los G4 suelen aparecer en partes del genoma implicadas en el control de genes, y se han observado niveles elevados de G4 en varios tipos de tumores. Esto plantea la posibilidad de que los G4 que circulan en la sangre algún día puedan proporcionar información sobre el cáncer que no se puede encontrar leyendo únicamente secuencias de ADN.
Pero esta no es una prueba de cáncer nueva.
El estudio fue diseñado para establecer que los G4 plegados están presentes en el plasma, no para comparar a personas con cáncer con participantes sanos. Antes de considerar cualquier aplicación de diagnóstico, los investigadores deben identificar las moléculas y medirlas en grupos cuidadosamente caracterizados de pacientes y voluntarios sanos.
Sólo entonces sabrán si la enfermedad cambia de manera útil el número, el origen o el patrón de estas estructuras plegadas.
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Por ahora, el estudio ofrece un mensaje más fundamental –y sorprendente–. Los restos genéticos en nuestra sangre pueden no ser simplemente una cadena de letras esperando a ser leídas. A veces, la forma en que está doblado el papel puede ser parte del mensaje.
Los científicos apenas han comenzado a aprender a leerlo.
El estudio preliminar está disponible en bioRxiv.
Este artículo fue verificado por Fiona MacDonald y editado por Fiona MacDonald. Si bien nos enorgullecemos de nuestro proceso, somos humanos. Si detecta un error, háganoslo saber.