ÁCIDOS NUCLEICOS

5.4. Factores que determinan la estructura de los ácidos nucleicos.

5.4.3 Apareamiento específico de bases

Una de las características fundamentales de los ADN es su estructura en doble hélice y con un apareamiento prácticamente perfecto A·T y C·G (reglas de Chargaff). La figura interactiva siguiente ilustra la estructura de la doble hélice del ADN en su forma B de acuerdo con lo propuesto por J. Watson y F. Crick que de esta forma daban una explicación racional a la regla de Chargaff.

La cuestión es, si este apareamiento de bases que se da en los ácidos nucleicos está condicionado por otros factores de la estructura de los ácidos nucleicos o es algo que tiene tendencia a producirse y depende sólo de las bases.Los estudios cristalográficos han puesto de manifiesto que las bases pueden autoasociarse para formar complejos mediante la formación de enlaces de hidrógeno. También se ha observado que cuando se mezclan derivados de adenina y de uracilo monoméricos y se cocristalizan, se forman pares A·U. No obstante en la forma de cristal, la asociación A·U postulada por Watson y Crick nunca se ha observado. Se han observado otros complejos como los observados por Hoogsteen, estructura de imidazol (figura siguiente). Los cálculos con orbitales moleculares indican que la forma de apareamiento más estable sería la de Hoogsteen, después la Hoogsteen reversa y finalmente la estructura de Watson-Crick. La situación es totalmente distinta cuando se cocristalizan monómeros derivados de Guanina y Citosina, en este caso se obtienen pares G·C esencialmente con una estructura Watson-Crick.

Se han estudiado también los complejos formados por la asociación de bases cuando lo que se cocristalizan no son los monómeros A y U, sino dímeros ApU u oligómeros y en estos casos, sí que se obtienen asociaciones y complejos con formación de enlaces de hidrógeno que siguen la estructura Watson-Crick.Esto quiere decir que existen en los cristales de oligómeros y polímeros, aunque no en los monómeros, factores geométricos y de entorno (formación de los enlaces diesterfosfórico) que hacen que las estructuras W-C sean las preferidas en las asociaciones moleculares.

Por otra parte, también sería interesante conocer si en disolución, existe alguna tendencia a formarse algún tipo específico de apareamiento entre bases, o más bien la situación predominante es la de formación de diferentes tipos de apareamientos sin especificidad alguna. Un estudio de este estilo puede hacerse mediante técnicas espectroscópicas (RMN, IR) que permitan detectar la formación de enlaces de hidrógeno. La figura siguiente es un ejemplo de los estudios de R. Lord y A. Rich sobre el apareamiento específico de bases utilizando espectroscopía infrarroja. Los experimentos están realizados en cloroformo deuterado (debe tenerse en cuenta que el disolvente no puede competir con las bases en la formación de los enlaces de hidrógeno) y muestran claramente una fuerte especificidad a la hora de formar las asociaciones entre los pares de bases como se muestra en la tabla de más abajo.

Espectro IR (región de las tensiones N-H) de disoluciones en cloroformo deuterado de Adenina, Guanina y Citosina, separadas y mezcladas. Es clara la no formación de pares A·G y la formación de pares G·C.

Por tanto, los resultados experimentales indican claramente que hay una especificidad al apareamiento de las bases A·U y G·C que es una propiedad inherente a las bases monoméricas. No obstante los pares A·U pueden formarse mediante diferentes esquemas de puentes de hidrógeno, y el que se formen unos u otros dependen de los factores geométricos (polímero) y de entorno.

Tutorial On-Line de Eric Martz