8 enero 2012 — SEDIN informaba recientemente acerca de nuevas investigaciones sobre los largos ARNs no codificantes. Hicimos la observación de que un compromiso previo con el «dogma central» de la biología molecular ha influido en los supuestos acerca de las porciones no codificantes del genoma. Después de reflexionar acerca de ello, hemos decidido que algunos lectores podrán apreciar y beneficiarse de una clarificación.
En el mencionado artículo ofrecíamos la siguiente definición del dogma central: «El ADN se transcribe a ARN y el ARN se traduce a aminoácidos para elaborar proteínas». Y desde luego, no está mal.
El descubrimiento de la transcriptasa inversa y su función de transmisión de información en sentido inverso, del ARN al ADN, llevó a la modificación del Dogma Central alrededor de 1970. En la ilustración, una visión estilizada del VIH-1, un retrovirus que utiliza este proceso. Fuente de la ilustración: Los Alamos National Laboratory
De hecho, una exploración de los libros de texto de bioquímica y de genética a lo largo de varias décadas dan las siguientes definiciones del dogma central (observemos que no todos los libros de texto usan literalmente la frase «dogma central»). Aquí, por ejemplo, tenemos la leyenda debajo de un organigrama que expone la relación «ADN → ARN → Proteína» con un círculo para indicar la replicación del ADN: «El dogma central de la genética molecular, exponiendo el flujo de información genética por vía de los tres procesos fundamentales de replicación, transcripción, y traducción. Más adelante veremos que el dogma central tuvo que ser modificado [énfasis añadido]». Fuente: Lehninger Principles of Biochemistry, Albert L. Lehninger (Johns Hopkins University School of Medicine), Worth Publishers, 1982, p. 792.
¿Cómo se modificó el dogma central? Según este texto:
Se observó que el comienzo de la síntesis de las proteínas en las células va acompalado de un aumento en el contenido en ARN del citoplasma y de un aumento en su ritmo de recambio. Estas y otras observaciones condujeron a Francis Crick a proponer, como parte del dogma central de la genética molecular, que el ARN sirve para transportar información genética desde el ADN al proceso de biosíntesis de las proteínas en el ribosoma. Posteriormente, en 1961, Francois Jacob y Jacques Monod propusieron el nombre de ARN mensajero para la porción de ARN celular total portador de la información genética desde el ADN a los ribosomas ... [p. 853]
Por lo que se refiere al descubrimiento de las transcriptasas inversas:
Su descubrimiento suscitó mucha atención, en particular porque constituía la prueba molecular de que la información genética puede a veces fluir «hacia atrás», es decir, del ARN al ADN. También proporcionaba un mecanismo para incorporar en el genoma de la célula huésped genes de cáncer transportados en forma de ARN por virus de ARN. Debido a este descubrimiento, el dogma central de la biología molecular se ha tenido que reformular, como se contempla en la Figura 28-25. [La figura demuestra que la información puede fluir del ARN al ADN.] Los virus de ARN que contienen transcriptasas inversas se conocen también como retrovirus ...» [p. 863, énfasis añadido]
Una ilustración moderna de la versión modificada en 1970 del dogma central de la biología molecular, según los diagramas en el artículo original: 1970 Crick, F., Central Dogma of Molecular Biology. Nature 227, 561-563. Autor: Kieran O'Neill, etiquetas en español por Ortisa.
Respecto del descubrimiento de que el ARN puede producir más ARN: «Así, estas propiedades demandan que el dogma central de la genética molecular se modifique aún más, como se expone en la Figura 28-26» (p. 865, énfasis añadido).
Damos algunas citas adicionales:
De Biochemistry 2ª ed., Lippincott Illustrated Reviews, Pamela C. Champe y Richard A. Harvey, J.B. Lippincott Company, 1994, p. 389, énfasis añadido:
La información genética, almacenada en los cromosomas y transmitida a células hijas mediante replicación del ADN, se expresa mediante transcripción a ARN y, en el caso del ARNm, en la subsiguiente traducción a cadenas polipeptídicas (Figura 32.1). Este flujo de información de ADN a ARN a proteína se designa como «el dogma central» y es descriptivo de todos los organismos (con la excepción de algunos virus que tienen el ARN como depósito de su información genética).
De Biochemistry de Garrett y Grisha 2ª ed., Harcourt College Publishers, 1999, p. 1014:
En 1958, Francis Crick formuló el «dogma central de la biología molecular» (Figura 31.1). Este esquema presentaba la transferencia residuo a residuo de la información biológica como codificada en la estructura primaria de los biopolímeros portadores de información, los ácidos nucleicos y las proteínas. La ruta predominante de la transferencia de información, DNA → RNA → proteína, postulaba que el ARN era un portador de información entre el ADN y las proteínas, los agentes de la función biológica.
De The Molecular Biology of the Cell 4ª ed., Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter, Garland Science, 2002, p. 301, énfasis añadido:
El ADN en los genomas no dirige la síntesis de las proteínas por sí mismo, sino que usa el ARN como molécula intermediaria. Cuando la célula necesita una proteína particular, la secuencia de nucleótidos de la porción apropiada de la molécula inmensamente larga de ADN en un cromosoma se copia primero en ARN (proceso llamado transcripción). Son estas copias de ARN del ADN que se usan directamente como plantillas para dirigir la síntesis de la proteína (proceso llamado traducción). El flujo de la información genética en células es por ello del ADN al ARN a la proteína (Figura 6-2). Todas las células, desde las bacterias a los humanos, expresan su información genética de esta manera. Es un principio tan fundamental que es designado como el dogma central de la biología molecular.
De la misma fuente, p. 301:
A pesar de la universalidad del dogma central, hay importantes variaciones en la manera en que fluye la información del ADN a la proteína. Principales entre ellas es que las transcripciones de ARN en las células eucariotas están sujetas a una serie de etapas de procesado en el núcleo, incluyendo el corte y empalme (splicing) del ARN, antes que se permita su salida desde el núcleo y se traduzcan a proteínas ... Finalmente, aunque en este capítulo nos concentramos en la producción de las proteínas codificadas en el genoma, veremos que en el caso de algunos genes el producto final es ARN.
Este texto no usa el término «dogma central», sino «expresión genética» y «flujo de información», y lo describe de la siguiente manera:
Este proceso de transcripción va seguido de traducción, la síntesis de proteínas según instrucciones proporcionadas por las plantillas de ARNm. Así, el flujo de información genética, o expresión genética, en células normales es:
ADN → ARN → Proteína
De Biochemistry 5ª ed, Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, y Lubert Stryer (edición internacional), W. H. Freeman and Company, 2002, p. 118:
Este flujo de información depende del código genético, que define la relación entre la secuencia de bases en el ADN (o su transcripción a ARN) y la secuencia de aminoácidos en una proteína. El código es casi el mismo en todos los organismos: una secuencia de tres bases, llamada un codón, especifica un aminoácido.
Del mismo texto, pp. 128-129:
Otra importante clase de virus de ARN incluye los retrovirus, que reciben esta designación porque la información genética fluye del ARN al ADN en lugar de desde el ADN al ARN. Esta clase incluye el virus de inmunodeficiencia humana 1 (VIH-1), que es el causante del SIDA, así como un número de virus de ARN que producen tumores en animales susceptibles. Las partículas de retrovirus contienen dos copias de una molécula monohebra de ARN. Al entrar en la célula, el ARN es copiado al ADN mediante la acción de una enzima viral llamada transcriptasa inversa (Figura 5.23). La resultante versión ADN en doble hélice del genoma viral puede quedar incorporada en el ADN cromosómico del huésped y luego ser replicada junto con el ADN celular normal.
De AP Edition Biology 7ª ed., Neil A. Campbell y Jane B. Reece, Pearson Education, 2005, p. 312, énfasis añadido. Este texto no usa el término «dogma central»:
Resumamos: Los genes programan la síntesis de proteínas mediante mensajes genéticos en forma de ARN mensajero. Dicho de otra manera, las células están gobernadas por una cadena de mando molecular: ADN→ ARN → proteína».
De Concepts of Genetics 8ª ed., William S. Klug, Michael R. Cummings, y Charlotte A. Spencer, Pearson Education, 2006, p. 232, énfasis en el texto original:
La expresión de la información genética almacenada es un proceso complejo, y es la base para el concepto de flujo de información dentro de la célula. La Figura 10-1 expone una ilustración simplificada de este concepto. El suceso inicial es la transcripción del ADN, que resulta en la síntesis de tres tipos de moléculas de ARN: ARN mensajero (ARNm), ARN de transferencia (ARNt), y ARN ribosómico (ARNr). De estos, el ARNm es el que se traduce a proteínas. cada tipo de ARNm es el producto de un gen específico y lleva a la síntesis de una proteína diferente. La traducción ocurre en conjunción con ribosomas que contienen ARNr e implica al ARNt, que actúa como adaptador para convertir la información química en el ARNm a los aminoácidos que componen las proteínas. Colectivamente, estos procesos sirven como fundamento para el dogma central de la genética molecular: el ADN produce ARN, que a su vez produce proteínas.
Y, por fin, la siguiente referencia no procede de un libro de texto, sino más bien del libro de James Watson sobre ADN (DNA: The Secret of Life [ADN, el secreto de la vida] Knopf, 2003, p. 69):
Francis Crick se referiría más adelante a este flujo de información ADN → ARN → proteínas como «el dogma central».
Nature publicó un artículo en 1970 en el que Francis Crick defendía su definición original del dogma central. Esto fue en un tiempo en el que el descubrimiento de las transcriptasas inversas (o retrovirus) pudieron en cuestión la naturaleza unidireccional de la definición. Crick definió allí el dogma central como sigue:
El dogma central de la biología molecular trata de la transferencia detallada residuo a residuo de la información secuencial. Expone que tal información no puede transferirse desde las proteínas ni a otras proteínas ni a los ácidos nucleicos.
En tanto que en este artículo Crick describía el flujo de información, lo distingue de su definición del dogma central. Ponía el énfasis en que la información no se puede transferir de las proteínas ni a proteínas ni a ácidos nucleicos. Y presenta cuatro puntos clarificadores acerca del dogma central:
1) Esto no dice nada acerca cómo está constituida la maquinaria de la transferencia, y en particular nada acerca de errores. (Se daba por supuesto que, en general, la precisión de la transferencia era elevada.)
2) Esto no dice nada acerca de ningunos mecanismos de control — esto es, acerca del ritmo al que funcionan los procesos.
3) Se proponía su aplicación solamente a organismos actuales, y no a sucesos en el pasado remoto, como el origen de la vida o al origen del código.
4) No es lo mismo, como se supone comúnmente, que la hipótesis secuencial. ... En particular, la hipótesis secuencial era una formulación positiva que enunciaba que la transferencia (global) de ácido nucleico → proteína existía realmente, mientras que el dogma central era una formulación negativa que enunciaba que la transferencia desde las proteínas no existía.
En varios libros de texto, incluyendo el libro de Watson acerca del ADN, el dogma central describe un flujo de información de ADN a ARN a proteína. Crick designa esto como la hipótesis secuencial. La definición de Watson parece haberse difundido actualmente en la mayor parte de los libros de texto.
En lo que respecta a la actual investigación sobre ADN no codificante, el artículo de Crick así como otras definiciones del dogma central no abordan específicamente la función de ADN no codificante, que comprende más del genoma humano que el ADN que codifica para proteínas. El punto de vista dominante era que el ADN codificante era de mayor importancia, y se dio prioridad a su estudio.
Este es un supuesto que fue derivado del dogma central o de la hipótesis secuencial: la función primordial del ADN es la transferencia de información en una lectura de la secuencia nucleótido a nucleótido. Este supuesto se mantenía de manera tan enérgica que muchos científicos, incluyendo Francis Crick y Leslie Orgel, creyeron que el ADN no codificante tiene que ser «basura» o en todo caso una reliquia de la evolución.
Sin embargo, este punto de vista del genoma está rápidamente perdiendo vigencia. El ADN no codificante tiene funciones aparte de la del ADN tal como se especificaba en la definición de Crick de la hipótesis secuencial y de la definición de Watson del dogma central.
Fuente: Evolution News – What Is the Central Dogma, Exactly?
Redacción: ENV © 2011 Evolution News and Views - www.evolutionnews.org
Traducción y adaptación: Santiago Escuain — © SEDIN 2012 - www.sedin.org
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