El dogma central de la biología molecular [intro]

Con este contundente nombre, y enunciado por el co-descubridor de la estructura del ADN Francis Crick, se conoce al conjunto de procesos que conducen a la fabricación de las proteínas desde el ácido desoxirribonucleico (ADN) inicial que se encuentra en el núcleo de la célula. Básicamente, encontramos en primer lugar la transcripción del ADN, que supone la síntesis (entre otros ácidos ribonucléicos) del ARN mensajero (ARNm). Posteriormente, este ARNm se traducirá, en el proceso denominado traducción (¿cómo se iba a llamar, si no?) en proteínas. En resumen, el dogma postula un flujo de información normalmente unidireccional con origen en el ADN y resultado final en las proteínas. El dogma contempla también otro proceso importante: la propia replicación del ADN, que supone en este caso un flujo de información de una molécula de ADN a otra.

El ADN, constituyente del conjunto de material genético, o genoma, de un organismo, es una macromolécula que puede ser entendida como un conjunto de frases de enorme longitud (más de tres mil millones de letras en el caso del genoma humano), confeccionadas con un alfabeto de cuatro letras: las cuatro moléculas correspondientes a los nucleótidos adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). La larga cadena de ADN está compuesta por una doble cadena de nucleótidos, en la que se encuentran enfrentados (químicamente enlazados) en todo momento un nucleótido A con uno T, y un C con un G. El ADN se estructura en la conocida conformación en espiral, o de escalera de caracol.

Por su parte, el ARN también está compuesto de los nucleótidos que acabamos de ver, pero la timina desaparece para dejar paso al uracilo (U). Se conforma en una única cadena lineal que, en la parte que ahora nos interesa (ARNm y vinculados; hay otros orígenes para otros ARN), proviene de la transcripción del ADN.

En definitiva, de las enormes frases que componen el ADN se extraen por la maquinaria molecular de la célula algunas palabras relevantes que serán traducidas a proteínas. El proceso es complejo y asombroso, y está convirtiendo a la nueva biología en un problema informacional: tras la transcripción en ARNm de zonas especiales del ADN (secuencias codificantes, porque codifican proteínas), cada conjunto de tres nucleótidos consecutivos (denominado codón) leídos en el ARNm será traducido a un aminoácido en particular (monómero, o componente individual básico, de las macromoléculas -o polímeros- que son las proteínas), que será aportado por el ARN de transferencia (ARNt), y que será finalmente engarzado en la secuencia definitiva de aminoácidos que determina una proteína en particular. Este último mecanismo de la traducción tiene su base en los ribosomas, complejas máquinas moleculares encargadas de tal tarea y que están formadas por otro tipo de ARN (el ARN ribosómico, o ARNr) y por otras proteínas. Es de reseñar que las secuencias de aminoácidos en las proteínas pueden ser tratadas también como frases, aunque formadas ahora con un alfabeto de una veintena de aminoácidos (hay más, pero los relevantes para la vida son veinte).

Todo el proceso anterior, con una química ya de por sí ciertamente compleja, se complica todavía más puesto que debe ser regulado debidamente para poder discriminar:

• Cuándo se realiza la traducción (creación de nuevas proteínas): sólo se hace en el momento adecuado para dirigir la reproducción celular (importantísimo en la biología del desarrollo, que estudia, por ejemplo, la fantástica diferenciación celular en órganos o tejidos que se da en el embrión desde la fecundación y que hace que tengamos, normalmente, tanto el número de miembros y órganos correcto como que estén colocados en su sitio), o cuando se necesita en cualquiera de los múltiples procesos de comunicación entre células vivas, o para crear o reforzar las estructuras celulares o tisulares, o para regular otros procesos, o para cualquiera de las múltiples y fundamentales funciones que desarrollan las proteínas en cualquier organismo.

• Qué y cuánto se traduce: ¿qué proteína, y en qué cantidad, se necesita aportar ahora mismo a la función celular?

• Dónde se encuentra la codificación de la proteína buscada, es decir, en qué lugar del ADN (subsecuencia) se realiza la traducción, lo que implica elegir una determinada secuencia de nucleótidos (denominada gen), relativamente minúscula en comparación con el océano de información que supone la cadena completa de ADN (en los organismos superiores, hay que encontrar cadenas significativas de tan sólo decenas o centenares de componentes entre una longitud total de varios miles de millones).

Como, tras esta introducción, en el futuro pretendo profundizar algo más, iremos viendo que no es de extrañar que detrás de los procesos asumidos por este dogma (ojo, hay mucho de simplificación en esta calificación, ya que se han ido encontrando excepciones y un dogma con excepciones no es tal) se haya pretendido ver la mano de diseñadores inteligentes o de seres que se encuentran más allá de las limitaciones humanas. Bueno, que los dioses aparezcan o no bajo los microscopios es una cuestión de interpretación libérrima de cada observador.

Continuación: El dogma central de la biología molecular: transcripción.

[Las imágenes utilizadas (representación de la doble cadena de ADN y esquema del dogma) se bajan de Wikipedia/Commons; los enlaces dirigen a los correspondientes artículos de la Wikipedia en español; hay gente maravillosa en esta Wikipedia y, en particular, los que se dedican a escribir sobre biología son extraordinarios en lo personal y en lo científico]