El documento describe los diferentes métodos de reconocimiento supramolecular del ADN, incluyendo el reconocimiento de los surcos mayor y menor, la intercalación entre pares de bases, y la unión a la estructura de azúcar-fosfato. Se detalla cómo las proteínas, oligonucleótidos, ácidos péptidonucleicos y moléculas pequeñas sintéticas pueden unirse selectivamente al ADN a través de estas interacciones no covalentes para regular la expresión génica.

1. Reconocimiento
supramolecular del
ADN
Basado en el artículo
“Supramolecular DNA
recognition” de Michael
J. Hannon
Mar SÁNCHEZ
MARCOS
Macarena ACOSTA
SÁNCHEZ
[1]

2. Introducción
 ADN: biomolécula en la cual se codifica información genética.
 Secuencia de ADN se copia en moléculas de ARN, posteriormente usadas en
síntesis de proteínas  codificar secuencia proteica específica  1 copia
maestra ADN puede crear múltiples proteínas  amplificación de la
información genética (buena diana terapéutica).
 Conociendo genoma humano, se pretende establecer formas de controlar la
expresión específica de genes creando agentes que pueden unirse
selectivamente a genes específicos y modular así su expresión.
 Moléculas pequeñas sintéticas y biomoléculas modificadas de mayor tamaño
tienen potencial con estos fines.
 Predominio interacciones supramoleculares no covalentes.
2

3. Tipos de ADN
ADN-A ADN-B ADN-Z
Sentido de giro Dextrógiro Dextrógiro Levógiro
Surco mayor Estrecho, profundo
Amplio, profundidad
media
Sin profundidad
Surco menor Amplio, no profundo
Estrecho, profundidad
media
Estrecho, profundo
Diámetro hélice 2,55 nm 2,37 nm 1,84 nm
Unidad estructural Par de bases Par de bases Dos pares de bases
Pares de bases/vuelta 11 10,4 12
[2]
3

4. Tipos de ADN
ADN-A ADN-B ADN-Z [2]
4

5. ADN-B
5
[2]
 Forma más prevalente de ADN en
sistemas biológicos.
 Bases unidas por enlaces de
hidrógeno, dentro hélice.
 Unidades hidrofílicas azúcar-fosfato
hacia fuera.
 Bases hidrófobas hacia
núcleo/centro, perpendiculares
al eje de hélice, se acumulan de
forma paralela (interacciones
cara-cara π– π) con separación
interplanar de 3.5Å.

6. Reconocimientomolecular del
ADN-B
 5 formas de reconocimiento, descubiertas en los
años 60:
 Reconocimiento del surco mayor
 Reconocimiento del surco menor
 Intercalación entre pares de bases
 Unión a la estructura de azúcar-fosfato
 Unión covalente o de metal de coordinación a las bases
 Actualmente se han descubierto dos nuevos métodos.
 En esta presentación nos centraremos en las tres
primeras formas mencionadas.
6

7. Reconocimiento del surco
mayor
 Por proteínas:
 Permiten el reconocimiento
uniéndose dentro o alrededor del
surco mayor y formando puentes de
hidrógeno específicos con los bordes
de los pares de bases.
 Las proteínas suelen ser unidades
cilíndricas de unión basadas en
hélices α.
 Motivos empleados: estructuras
hélice-giro-hélice, dedos de Zn y
cremalleras de Leu.
 La imagen muestra el ajuste de una
unidad de dedo de zinc de un
polipéptido (espacio lleno) en el
surco mayor del ADN (palos).
7
[1]

8. Reconocimiento del surco
mayor
8
 Por oligonucleotidos:
 Mediante la formación de enlaces de
hidrógeno a los bordes del surco mayor de
bases nucleicas de purina.
 Forman motivos de emparejamiento
Hoogsteen o Hoogsteen inverso (imagen
superior).
 Conducen a un ADN de triple cadena conocido
como triplete de ADN (imagen inferior).
 Éste sólo se puede formar cuando el ADN
bicatenario tiene una secuencia de purinas (A o
G) extensa ininterrumpida.
 Sin embargo, los oligonucleótidos no son
selectivos para el ADN y también se pueden
unir a ARN complementarios para formar
dúplex de ARN-ADN.
 Ej.: Fomivirsen  oligonucleotido tiofosfato de
21 miembros resistente a nucleasas.
[1]

9. Reconocimiento del surco
mayor
9
 Por ácidos péptidonucleicos
(APN):
 Análogos oligonucleótidos neutros
en los que la estructura central de
azúcar-fosfato se sustituyó por una
poliamida (imagen inferior).
 Desplazan una hebra de ADN para
formar tripletes (ADN)(APN)2
(imagen superior).
 La doble hélice del ADN se abre y
dos hebras de APN entran, con una
de ellas uniéndose de forma
Watson–Crick a una hebra de ADN
y la otra uniéndose al surco mayor
de esa doble hélice APN–ADN.
[1]

10. Reconocimiento del surco
menor
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 Por agentes sintéticos:
 Agentes ligantes usados como
marcadores en microscopía de
fluorescencia.
 Ej.: DAPI  marcador azul
fluorescente, se une al ADN en
regiones ricas en AT, inhibe la ARN y
ADN polimerasa.
 Ej.: Distamicina A  péptido de tri-
(N-metilpirrol), se une por
interacciones electrostáticas de Van
der Waals a regiones con al menos 4
pares de bases de AT.
[1]

11. Intercalación entre pares de
bases
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 Es una de las formas más comunes en
que moléculas aromáticas pequeñas
reconocen el ADN.
 Las moléculas planas interaccionan
con el bolsillo hidrofóbico que hay
entre las bases.
 Provocan la torsión del ADN.
 Ej.: Doxorrubicina y sus análogos.
[1]
[4]

12. Intercalación entre pares de
bases
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 Metalointercalantes:
 Los metales de transición aportan
carga positiva para intercalarse y
además son luminiscentes.
 Los ligandos pueden ser
bidentados, insertándose en el
ADN entre dos pares de bases
cercanos.
 Tienden a intercalarse entre pares
GC.
 Ej.: Complejos de Rh (III), en la
imagen se muestra uno de ellos y
sus interacciones tipo π y de
enlaces de hidrógeno con el ADN.
[1]

13. Intercalación entre pares de
bases
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 Bis-intercalantes:
 Dos moléculas de intercalantes unidas entre sí mediante un
espaciador.
 Ej.: Ditercalinio  tiene dos unidades catiónicas separadas por
dos anillos de piperidina.
[3]

14. Intercalación entre pares de
bases
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 Intercalación de proteínas:
 Los aminoácidos naturales con superficies disponibles para la
intercalación son: Phe, Tyr, Trp e Hys.
 Como las moléculas de aminoácidos de las proteínas intercaleantes
son de menor tamaño que las moléculas sintéticas, al insertarse
curvan el ADN.
 Ej.: TATA box  tiene dos fenilalaninas en los extremos de
reconocimiento.
[1]

15. Referencias bibliográficas
[1] Supramolecular DNA recognition, Michael J. Hannon
[2] Wikipedia: ADN-B, Comparación entre ADN-A, ADN-B y ADN-Z
[3] http://www.guidechem.com/cas-994/99465-99-3.html
[4] ChemSpider: doxorubicin
 Molecular Recognition of DNA by Small Molecules, Peter B. Dervan
 Wikipedia: Hoogsteen base pair
 Genetics Manual: Current Theory, Concepts, Terms, G. P. Rédei
 Specific Interaction and Biological Recognition Processes, Z. Simon
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