Arxiu del dijous, 9/02/2017

El llarg camí del DNA

dijous, 9/02/2017

A mitjans del segle passat, el gran problema de la biologia era identificar quin era el suport químic de la informació genètica. Ja tenien el concepte de gens, entesos com les unitats d’informació genètica, però ignoraven en que consistia. La idea que tenia més èxit era que al nucli de les cèl·lules hi hauria unes proteïnes particulars que complien aquesta funció. Semblava assenyat ja que les proteïnes eren versàtils, podien formar cadenes i estaven constituïdes per vint aminoàcids diferents. Era temptador pensar en un alfabet de vint lletres amb el que escriure la informació genètica.

Al nucli també hi havia el DNA, però aquest es considerava com un material de suport. Una mena de estructura on s’aguantarien els autèntics gens. Ara ens sembla curiós, però en aquell temps no era cap ximpleria. Després de tot, el DNA nomes tenia quatre “lletres” que, a sobre, mantenien unes proporcions constants de dos en dos. Semblava que allò no donava per gaire sofisticació.

Però un seguit d’experiments van començar a apuntar al DNA com a material genètic i finalment, l’any 1953 Watson i Crick van publicar un article on proposaven l’estructura de doble hèlix que permetia entendre com funcionava el DNA com a material genètic.

Aclarit això tocava desxifrar el “codi genètic”. Al DNA hi havia les instruccions per fabricar les proteïnes. És a dir, en quin ordre es posaven els aminoàcids. Ep! Però a les proteïnes hi tenim vint aminoàcids i al DNA nomes hi ha quatre nucleòtids. Això volia dir que, com a mínim, calia anar llegint els nucleòtids en grups de tres per tenir més de vint combinacions.

Els primers intents van ser senzills. Van posar en un bacteri una cadena de DNA que només tingués adenines, tipus A-A-A-A-A-A-A….. i van veure que la proteïna que fabricava estava feta únicament per l’aminoàcid lisina Lys-Lys-Lys-Lys… De manera que la primera peça del codi era AAA es tradueix per Lisina (per cert, això ho va fer Severo Ochoa i per això va guanyar el premi Nobel l’any 1959). La resta de combinacions van trigar més, però finalment es va acabar esbrinant tot el codi. Des d’aleshores podem llegir la seqüencia d’un gen i saber quina proteïna fabricarà.

Però, és clar, amb això no n’hi ha prou. A més de la informació de quina proteïna es fa, cal més instruccions per decidir quan es fa. No tots els gens funcionen tota la estona. Al principi de la cadena del DNA de cada gen hi ha una zona que serveix per controlar l’activitat del gen. Esbrinar això ho van començar a fer els francesos Jacob i Monod a principis dels anys 60, amb sistemes de regulació senzills. Ara encara els estem estudiant i podem dir que els sistemes de control, els promotors, realment son complicats amb ganes.

Amb tot això semblava que ja enteníem com funcionava el DNA i es va començar a analitzar les seqüències dels gens. En fer-ho van començar a sortir més sorpreses. Aquella seqüència que pensàvem que es llegiria seguida per transcriure-la a proteïna estava plena de regions de DNA que no apareixien a la proteïna. La majoria de gens estan fets a trossos (anomenats exons) i la cèl·lula s’encarrega de enganxar-los per ordre quan toca. Això ha sigut una bona jugada de l’evolució , que combinant aquests exons en ordre diferent pot fabricar diferents proteïnes a partir d’un únic gen. També ha sigut una bona manera de marejar als investigadors i als estudiants…

Estudiar cada gen per separat anava bé al principi, però era una mica cutre. De manera que finalment ens vàrem posar a seqüenciar tot el genoma humà. Volíem saber, de principi a fi, quina era la seqüència dels tres mil dos-cents milions de nucleòtids del nostre DNA. Va costar però es va fer. I més sorpreses. La majoria del DNA no semblava ser gens tal com els enteníem. Li van dir DNA brossa, però això era una ximpleria. Ara sabem que serveix també per controlar el funcionament del DNA de manera que tot just comencem a entendre.

I finalment va resultar que la informació es podia modificar, afegint marques químiques a les bases del DNA. Es diuen marques epigenètiques, perquè estan afegides a la genètica, i representen un nou nivell de complexitat.

De vegades sembla que les coses van lentes. Però si mirem com hem avançat en el coneixement de la genètica veiem que tot va molt de pressa i que en poc temps hem fet molt camí. Després de tot, fa relativament poques dècades que es van adonar que els gens no estaven fets de proteïnes sinó de DNA. I mira quant hem avançat des d’aleshores!!!