Investigación

Actualmente trabajo en el estudio de los equilibrios en solución de estructuras cuádruples de ADN, que hemos denominado "Química Analítica del DNA cuádruple".

El ADN puede formar, además de la bien conocida estructura de hélice doble propuesta por Watson y Crick en 1953, otras estructuras más complejas y menos conocidas que aquella. En los últimos años ha ganado un cierto protagonismo el estudio de las estructuras cuádruples del ADN. En éstas se observa la asociación de cuatro cadenas de ADN para dar lugar a estructuras tanto intermoleculares como intramoleculares. Las estructuras cuádruples más estudiadas son el G-cuádruple y el i-motif.

El G-cuádruple está formado por la asociación casi plana de cuatro bases guanina en la denominada tetrada. El i-motif, por su parte, está formado por la asociación de una base citosina protonada y una segunda base citosina desprotonada:

Hasta hace pocos años estas estructuras únicamente tenían interés como 'juguetes' de laboratorio. Esta visión cambió radicalmente cuando se comprobó la presencia "in vivo" de secuencias de ADN ricas en bases guaninas que potencialmente podían formar G-cuádruples. Esta situación acontece en los extremos de los cromosomas (telómeros) y en determinados promotores de algunos oncogenes, por lo que nació un interés científico por estudiar su posible utilidad como posibles objetivos de terapias genéticas. En la actualidad diversos grupos de investigación trabajan en el estudio de la formación y estabilidad de los G-cuádruples, así como en la puesta a punto de ligandos capaces de modular selectivamente la estabilidad de éstos frente a la hélice doble de ADN.

Menos estudiada ha sido la estructura i-motif. ¿El motivo? Pues muy sencillo: para formar esta estructura se necesita la protonación de una base citosina y ésto sólo ocurre a pH moderadamente ácidos (el pKa de la citosina es, aproximadamente, 4,5). Por ello, la estabilidad de esta estructura a pH neutro, el fisiológico, es menor que la estabilidad del G-cuádruplex. A pesar de ello, algunos grupos "irreductibles" trabajamos en el estudio de esta estructura porque creemos que quizá esta aparente debilidad pueda ser un medio para poder modular su estabilidad "in vivo" y, de rebote, modular la estabilidad de la cadena complementaria potencialmente formadora del G-cuádruple. ¿Cómo modular la estabilidad del i-motif? Ésta es una buena pregunta... pues haciéndolo interaccionar con ligandos apropiados o bien introduciendo modificaciones en su estructura.

Hasta la fecha, hemos trabajado con secuencias formadoras de G-cuádruple y de i-motif correspondientes a los telómeros humanos, al gen bcl-2 y, actualmente, estamos trabajando con el gen c-kit. Como químicos analíticos, nos interesan dos aspectos de su estudio:

• la estabilidad (constantes de equilibrio) en función del pH, de la temperatura, de la fuerza iónica, de la presencia de ligandos, etc. de estas estructuras, y
• el desarrollo de metodología analítica para su estudio.

En esta tarea empleamos técnicas espectroscópicas (absorción molecular, fluorescencia molecular, FRET, molecular beacons, dicroismo circular, NMR), técnicas de interacción molecular (Surface Plasmon Resonance), así como técnicas de separación (hemos empezado con HPLC pero queremos seguir con electroforesis capilar). Los procedimientos experimentales son también variados: desde valoraciones ácido-base in line o at line, experimentos de razones molares, experimentos de fusión, etc. También hacemos algo de Quimiometría... análisis de componentes principales, resolución multivariante de curvas, análisis de datos de microchips de ADN, etc. Todo ello hace que, aunque haya muchos grupos de investigación en todo el mundo trabajando en estos temas, el enfoque y los resultados que obtenemos en nuestros estudios sean singulares.

Por cierto, en esta tarea colaboran el Dr. Joaquim Jaumot (en este mismo departamento de la UB) y los doctores Anna Aviñó y Ramon Eritja (Parc Científic de Barcelona - CSIC).

Más información sobre esta línea de investigación la encontraréis aquí (pero en inglés, "el idioma de la ciencia").