Durante mucho tiempo, los manuales de biología enseñaron que el ADN se organiza en una elegante doble hélice, esa estructura que Watson y Crick describieron en 1953, gracias al trabajo de Rosalind Franklin. Y aunque eso sigue siendo cierto en gran parte, la realidad que está saliendo a la luz es mucho más compleja. De hecho, hay regiones del genoma que pueden plegarse de maneras completamente distintas, como si la molécula escondiera una especie de lenguaje secreto entre sus repeticiones. Lo más sorprendente es que muchas de esas zonas, durante décadas, fueron consideradas sin valor funcional, clasificadas como “ADN basura”.
Un nuevo estudio internacional, liderado por la bióloga Kateryna Makova y su equipo en la Universidad Estatal de Pensilvania, ha revelado que esas regiones despreciadas del genoma humano —y también de chimpancés, bonobos, gorilas y orangutanes— están repletas de estructuras de ADN no convencionales, conocidas como ADN no-B. Se trata de formas alternativas al clásico modelo helicoidal, cuya presencia podría estar relacionada con el funcionamiento del genoma, la evolución y enfermedades como el cáncer o el síndrome de Down.
Un mapa completo gracias a tecnologías de última generación
El hallazgo ha sido posible gracias a los nuevos ensamblajes genómicos “de telómero a telómero” (T2T), que permiten obtener una secuencia continua del ADN sin lagunas. Estas secuencias, mucho más precisas que las anteriores, han permitido explorar regiones antes inaccesibles, sobre todo las zonas altamente repetitivas.
“Cuando se publicó por primera vez el genoma humano en 2001, en realidad no estaba completo”, explica Makova en el artículo original. “Aproximadamente el 8% del genoma, en su mayoría ADN repetitivo, quedó sin determinar”. Ese vacío ha sido llenado en los últimos años, primero en humanos y luego en otras especies de simios. Gracias a ello, los investigadores han podido identificar motivos genéticos propensos a plegarse en formas no canónicas a lo largo de todo el genoma.
Los resultados muestran que entre un 9% y un 15% de los autosomas y hasta un 38% del cromosoma Y están ocupados por estos motivos capaces de formar estructuras alternativas. Esto implica que una parte significativa del genoma podría adoptar configuraciones distintas a la doble hélice en condiciones celulares específicas.
Qué son las estructuras de ADN no-B
El término ADN no-B engloba diversas configuraciones que puede adoptar la molécula, dependiendo de la secuencia y del entorno celular. Entre ellas están las horquillas, los cruciformes, las estructuras en Z y los cuadruplexes de guanina (G4), entre otras. Estas estructuras se forman en secuencias repetitivas y tienen características físicas que alteran la forma en que el ADN se comporta en la célula.
Según el estudio, estas estructuras “han emergido como reguladores importantes de procesos celulares y motores de la evolución del genoma”. Algunas participan en el inicio de la replicación del ADN, otras regulan la expresión génica o participan en el mantenimiento de los telómeros y los centrómeros, que son elementos clave en la división celular.
Un aspecto interesante es que la formación de estas estructuras no es constante, sino que depende de factores como el tipo celular, el estado de desarrollo y las modificaciones químicas del ADN, como la metilación. Este carácter dinámico sugiere que el genoma tiene una capa adicional de complejidad estructural que no se refleja en la simple secuencia de letras A, T, C y G.
Enriquecimiento en zonas repetitivas y funcionales
Uno de los descubrimientos clave del estudio es que las regiones recién añadidas a los genomas T2T están particularmente enriquecidas en motivos de ADN no-B. Esto incluye zonas previamente clasificadas como “no funcionales”, como los satélites, los telómeros y los centrómeros. De hecho, los investigadores encontraron que los satélites estaban enriquecidos en repeticiones invertidas, directas, cortas y en espejo, dependiendo del tipo.
Además, algunos tipos de estructuras, como las G4 y el ADN en forma Z, aparecían con frecuencia en regiones funcionales como promotores y potenciadores, así como en orígenes de replicación del ADN. Esto indica que la estructura del ADN podría estar modulando la expresión de los genes de manera más activa de lo que se pensaba.
“Las estructuras no-B también afectan la eficiencia de las vías de reparación del ADN”, señala el artículo, lo que podría tener implicaciones en la aparición de mutaciones y enfermedades, sobre todo cuando estos mecanismos fallan.
Consecuencias para la evolución y las enfermedades
El estudio también plantea que estas estructuras podrían tener un papel importante en la evolución y en la aparición de ciertas patologías. Las regiones con ADN no-B tienden a mostrar mayores tasas de mutación, lo que podría facilitar la aparición de cambios estructurales en los cromosomas.
Un caso mencionado en el artículo es el del síndrome de Down por translocación. El equipo detectó que una región satelital implicada en una de estas translocaciones contenía una densidad de ADN en forma Z 97 veces mayor que el resto del genoma. Esto podría explicar por qué esa zona es tan propensa a romperse y reorganizarse, aunque los autores subrayan que aún se requiere investigación para confirmarlo.
El papel potencial de estas estructuras también se está explorando en enfermedades neurodegenerativas y en el cáncer. En algunos casos, las mutaciones que afectan a proteínas encargadas de procesar el ADN no-B pueden dar lugar a errores en la replicación, acumulación de daños y desregulación de genes clave.
Validación experimental y próximos pasos
Aunque el análisis computacional predice cientos de miles de motivos capaces de formar ADN no-B, el estudio incluyó validaciones experimentales de algunos de ellos. Se emplearon métodos biofísicos para confirmar la existencia de estructuras G4 en ciertas secuencias satelitales.
Los resultados confirmaron que al menos dos motivos identificados en el satélite LSAU formaban estructuras G4 estables, mientras que una secuencia del satélite Walusat, antes considerada como formadora de G4, no mostró esa capacidad en las pruebas de laboratorio. Esto resalta la necesidad de seguir verificando caso por caso qué estructuras se forman realmente en condiciones biológicas.
Los autores también señalan que el impacto de estas estructuras puede depender de si se forman en células sanas o en líneas celulares específicas, como las cancerosas. En este sentido, la epigenética y la regulación espacial del genoma parecen jugar un papel clave.
¿Reescribir los libros de genética?
El descubrimiento de estas estructuras no cambia lo que sabemos sobre el ADN, pero sí amplía nuestro entendimiento sobre cómo funciona realmente. El genoma no es solo una secuencia lineal de bases, sino una estructura tridimensional dinámica, con partes que pueden doblarse, torcerse o plegarse para cumplir funciones específicas.
Los investigadores resumen así la relevancia del hallazgo: “Nuestros resultados destacan la distribución desigual de estructuras de ADN no-B predichas a lo largo de los genomas de los simios y sugieren sus nuevas funciones en regiones genómicas previamente inaccesibles” (Smeds et al., 2025).
Este tipo de estudios nos obligan a repensar la idea de “ADN basura”, y nos muestran que aún hay mucho por descubrir en lo que parecía ser terreno conocido. La estructura, no solo la secuencia, importa. Y quizá, en esa complejidad, se escondan las claves de nuestra evolución, de nuestras enfermedades y, tal vez, de futuros tratamientos.
Referencias
- Linnéa Smeds, Kaivan Kamali, Iva Kejnovská, Eduard Kejnovský, Francesca Chiaromonte, Kateryna D. Makova. Non-canonical DNA in human and other ape telomere-to-telomere genomes. Nucleic Acids Research, 14 de abril de 2025. DOI: 10.1093/nar/gkaf298.
Cortesía de Muy Interesante
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