En bioquímica , la intercalación es la inserción de moléculas entre las bases planas del ADN. Este proceso se usa como un método para analizar el ADN y también es la base de ciertos tipos de envenenamiento.
El etidio se intercala entre dos pares de bases adenina-timina.
Hay varias formas en que las moléculas (en este caso, también conocidas como ligandos ) pueden interactuar con el ADN. Los ligandos pueden interactuar con el ADN por unión covalente, unión electrostática o intercalación. [1] La intercalación ocurre cuando ligandos de un tamaño apropiado y naturaleza química se ajustan entre pares de bases de ADN. Estos ligandos son principalmente policíclicos, aromáticos y planos y, por lo tanto, a menudo son buenas manchas de ácido nucleico. Los intercaladores de ADN estudiados intensamente incluyen berberina , bromuro de etidio , proflavina , daunomicina , doxorrubicina y talidomida . Los intercaladores de ADN se usan en el tratamiento quimioterapéutico para inhibir la replicación del ADN en células cancerosas de rápido crecimiento. Los ejemplos incluyen doxorrubicina (adriamicina) y daunorrubicina (ambos utilizados en el tratamiento del linfoma de Hodgkin) y dactinomicina (utilizada en el tumor de Wilm, sarcoma de Ewing, rabdomiosarcoma).
Para que un intercalador encaje entre pares de bases, el ADN debe abrir dinámicamente un espacio entre sus pares de bases desenrollando. El grado de desenrollado varía según el intercalador; por ejemplo, el catión etidio (la forma iónica del bromuro de etidio que se encuentra en una solución acuosa) desenrolla el ADN en aproximadamente 26 °, mientras que la proflavina lo desenrolla en aproximadamente 17 °. Este desenrollamiento hace que los pares de bases se separen, o “suban”, creando una abertura de aproximadamente 0.34 nm (3.4 Å). Este desenrollamiento induce cambios estructurales locales en la cadena de ADN, como el alargamiento de la cadena de ADN o la torsión de los pares de bases. Estas modificaciones estructurales pueden conducir a cambios funcionales, a menudo a la inhibición de los procesos de transcripción y replicación y reparación del ADN, lo que hace que los intercaladores sean potentes mutágenos . Por esta razón, los intercaladores de ADN a menudo son cancerígenos , como el epóxido 8,9 de aflatoxina B1 exo (pero no el endo), acridinas como proflavina o quinacrina , o bromuro de etidio.
La intercalación como mecanismo de interacción entre sistemas aromáticos catiónicos, planos, policíclicos del tamaño correcto (del orden de un par de bases) fue propuesta por primera vez por Leonard Lerman en 1961. [2] [3] [4] Un mecanismo propuesto de intercalación es como sigue: en solución isotónica acuosa, el intercalador catiónico es atraído electrostáticamente a la superficie del ADN polianiónico. El ligando desplaza un catión de sodio y / o magnesio presente en la “nube de condensación” de dichos cationes que rodea el ADN (para equilibrar parcialmente la suma de las cargas negativas transportadas por cada oxígeno de fosfato), formando así una débil asociación electrostática con la superficie externa. de ADN Desde esta posición, el ligando se difunde a lo largo de la superficie del ADN y puede deslizarse hacia el entorno hidrófobo que se encuentra entre dos pares de bases que pueden “abrirse” transitoriamente para formar un sitio de intercalación, permitiendo que el etidio se aleje del entorno hidrofílico (acuoso) rodeando el ADN y dentro del sitio de intercalación. Los pares de bases forman transitoriamente tales aberturas debido a la energía absorbida durante las colisiones con moléculas de solvente.
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