Dogma central de la Biología Molecular
En 1871 Miesher aísla una nucleoproteína de naturaleza ácida de
los núcleos de macrófagos provenientes del pus en los vendajes
de los soldados, y la llama "Nucleína". En 1944 ,
trabajando con Pneumococos, Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty demostraron que el ADN y no las proteínas eran
responsable de la transmisión de los caracteres hereditarios en
los organismos vivientes. Seis años mas tarde, Chargaff prueba
que existían igual número de nucleótidos de Adenina y de
Timidina, al igual que de Guanina y Citosina, en el ADN. Estos
hallazgos junto al trabajo de cristalografía y difracción de
rayos-X realizados por Rosalind Franklin y Wilkins condujeron a que en 1953 James Watson y Francis Crick postularan el modelo de la estructura del ADN como
una doble cadena de nucleótidos apareados de manera
complementaria en una conformación helicoidal. Esta estructura
propuesta para el ADN permitió explicar como se transmitían los
caracteres hereditarios abriendo el campo de la genética
molecular.
Dos propiedades del ADN son particularmente relevantes en la tecnología aplicada a la medicina molecular. En 1961, basados en la co-linearidad entre las secuencias de aminoácidos en las proteínas y el ADN, Holley, Khorana, y Nirenberg descifraron la primera de estas propiedades, el código genético. Este es representado por tripletes de nucleótidos denominados codones que codifican para cada aminoácido en una cadena polipeptídica. Cambios en las bases nucleotídicas en el ADN pueden determinar el origen de muchas enfermedades.
La segunda propiedad importante del ADN
es la de estar constituído por dos cadenas de nucleótidos
unidos por un esqueleto de azúcar y fosfato, las cuales están-
orientadas en sentido opuesto y son complementarias (A=T, G=C).
En términos biológicos, la estructura de doble cadena del ADN
es esencial para el proceso de replicación y garantiza que cada
célula que se divide recibe una copia idéntica del ADN.
La síntesis de proteínas requiere la transferencia de información desde el ADN a otro polinucleótido con propiedades químicas y funcionales completamente distintas conocido como ácido ribonucleíco o ARN. Diferencias estructurales entre el ADN y el ARN que son relevantes en la medicina molecular incluyen, la naturaleza de cadena simple del ARN y la utilización de uracilo (U) en vez de timidina (T). La forma mas conocida de ARN es el ARN mensajero (ARNm), el cual sirve de intermediario entre el ADN y la proteína. Otra de las propiedades importantes que diferencian al ADN del ARN es la localización tejido-específica de este último. Mientras que el ADN es el mismo en todas las células de un organismo el ARN, y en especial el ARNm, sólo puede ser aislado del tejido donde se este produciendo activamente la proteína específica de interés. En términos de la tecnología de ADN recombinante, el ARNm de células eucariotas representa una gran ventaja con respecto al ADN, el ARN contiene sólo la información genética esencial que reside en los exones sin la información contenida en los intrones.
El dogma que describe el flujo de la información genética desde el ADN transcrito a ARN y traducido luego a proteína, no es absolutamente cierto. En 1970, Temin y Baltimore demostraron que la transcriptasa reversa, una enzima que se encuentra en los retrovirus, permitía que el ARN se copiara a ADN. Esta enzima le dio a la ingeniería genética la posibilidad de sintetizar ADN complementario a partir de ARNm y de esta manera clonar sólo las regiones codificantes de los genes.
Los cambios o mutaciones que se suceden en la región codificadora de un gen no son los únicos que pueden dar origen a enfermedades. Dentro de la anatomía de un gen podemos encontrar secuencias reguladoras que al ser afectadas pueden causar problemas con los niveles de expresión de la proteína a la cual regulan y causar problemas por exceso o defecto de la misma. En este mismo orden de ideas, cambios o defectos en los factores que regulan el proceso de transcripción de uno o varios genes pueden desencadenar patrones de expresión anormales de proteínas.
