UNIVERSIDAD DE CUENCA

TRABAJO DE BIOLOGÍA

FACULTAD: Odontología
TEMA: El dogma central
DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA

El dogma central de la biología molecular es un concepto que ilustra los mecanismos de transmisión y expresión de la herencia genética tras el descubrimiento de la codificación de ésta en la doble hélice del ADN. Propone que existe una unidireccionalidad en la expresión de la información contenida en los genes de una célula, es decir, que el ADN es transcrito a ARN mensajero y que éste es traducido a proteína, elemento que finalmente realiza la acción celular. El dogma también postula que sólo el ADN puede duplicarse y, por tanto, reproducirse y transmitir la información genética a la descendencia.

Dado que en la célula cada molécula tiene una función y las proteínas son las encargadas de realizar “el trabajo duro” (formar estructuras, catalizar reacciones enzimaticas, activar genes, entre otras), la información contenida en forma de genes debe, de alguna manera, ser convertida en proteínas.

La información genética esta contenida en los genes, segmentos de ADN que llevan información para fabricar un producto funcional determinado. Nuestro genoma tiene aproximadamente 30.000 genes. Sólo una pequeña parte del genoma es codificante; la mayor parte corresponde a secuencias cortas móviles no codificantes o a secuencias regulatorias.Para que la información pase de una molécula a otra, primero debe copiarse, en un proceso que se llama replicación y que ocurre en el núcleo. Pero como el ADN se encuentra en el núcleo y las proteínas son sintetizadas en el citoplasma, debe existir una molécula que funcione como intermediaria. Este papel lo cumple el acido ribonucleico mensajero (ARNm). El ADN se copia en ARNm en el núcleo, en un proceso denominado transcripción. Luego la información contenida en el ARNm es empleada para construir proteínas en el proceso de traducción, que tiene lugar en el citoplasma.
Estos tres procesos secuenciales constituyen el llamado dogma central de la Biología, que establece que la información fluye desde el ADN al ARN y de este a las proteínas. (Ademas, las proteínas controlan el proceso de replicación del ADN uniéndose a una secuencia específica en el ADN. De esta manera pueden activar o inhibir la transcripción de un gen determinado.)

Evasión al dogma
No obstante, la ciencia es un ente dinamico, que no se asienta, salvo notables excepciones, en dogmas. De este modo, han surgido una serie de elementos que implican la ampliación de este dogma tan tajante. Estas excepciones atañen, entre otras situaciones o elementos, a los priones, ribozimas y la enzima transcriptasa inversa.
* Transcriptasa inversa: Los virus pertenecientes a la clase de duplicación VI y VII de Baltimore, como, por ejemplo, los Retroviridae y Caulimoviridae, tienen la potestad de sintetizar ADN mediante una polimerasa, la transcriptasa inversa, que tiene como molde ARN. Estosupone una evasión al dogma, que sólo permite la duplicación del ADN empleando ADN, y que supedita el ARN al ADN.
* Traducción en sistemas libres de ARN: Otra situación que rompe con la secuencia definida por el dogma es la posibilidad de obtener proteína in vitro, en un sistema libre de células y en ausencia de ARN, por lectura directa del ADN mediante ribosomas, en un entorno en presencia del quimioterapico neomicina.
* Priones: Los priones son proteínas libres de acido nucleico que, según los modelos genéticos actuales, se propagan en su naturaleza polipeptídica, sin que medie ningún tipo de duplicación o transcripción directa; simplemente, afectan a proteínas de su misma secuencia, previamente existentes, alterando su conformación.
Ribozimas
Existen ARN con propiedades autocatalíticas, los ribozimas, capaces de modificarse y duplicarse a sí mismos, en ausencia de proteína y ADN

Cuando el dogma no se cumple: el caso de virus y priones
Normalmente, el dogma de la biología se cumple en los organismos mas diversos, que guardan su información genética en forma de ADN, utilizan el ARN como intermediario y las proteínas como estructuras o maquinaria enzimatica. Algunos virus y priones, sin embargo, rompen un poco este esquema.
1. Virus
1. Proteínas que se autorreplican: priones
Virus
Ciertos virus, como el de la inmunodeficiencia humana (VIH), guardan su información genética en forma de ARN y la duplican utilizando ADN (con la ayuda de enzimas denominadas transcriptasas reversas). Cuando estos agentes se introducen en una célulahuésped convierten su ARN, de cadena simple, en ADN, de cadena doble, y este segmento se inserta en el genoma de la célula. El ADN modificado es transcripto por enzimas celulares y luego es traducido. Las proteínas generadas junto con el ARN viral, se ensamblan y forman una nueva partícula viral capaz de infectar nuevas células.
El descubrimiento de estas enzimas capaces de sintetizar ADN a partir de ARN ha conducido a cuestionar el dogma central. Este postulado ha sido revisado ya que la información no fluye de manera unidireccional sino de forma bidireccional. Entonces, el dogma actualizado sería el que se muestra la figura 2.

Figura 2. Dogma de la biología molecular “actualizado”. La información es bidireccional ya que las proteínas influyen en la expresión de genes (pero no pueden convertirse en ADN).
Existen otros tipos de virus, como el virus Junín o de la fiebre hemorragica argentina, cuyo genoma también esta formado por ARN, en lugar de ADN. Estos son capaces de duplicar su ARN sin ADN como intermediario. ¿Cómo? Utilizando una proteína viral –la ARN polimerasa– que sintetiza ARN y usa ARN como molde. Tanto las moléculas originarias como las sintetizadas por la polimerasa son utilizadas como molde para la traducción de proteínas virales. Ademas, la misma ARN polimerasa es responsable de la replicación y transcripción del genoma viral.
Proteínas que se autorreplican: priones
Ademas existen determinados tipos de proteínas que son capaces de “autoperpetuarse”. Estas proteínas, denominadas priones o PrP (Proteína de Prión), cambian de maneraanómala su conformación o estructura. No se conoce el motivo por el cual las proteínas adquieren dicha estructura, pero lo cierto es que el cambio les permite no sólo formar cúmulos proteicos sino que pueden “contagiar” a sus pares normales (las proteínas del mismo tipo cuya estructura es correcta) y convertirlas en defectuosas. Por lo tanto, los priones son proteínas anómalas capaces de generar en el huésped otras como ellas, a partir sus pares normales. Esto de alguna manera sería una “replicación” de proteínas, teniendo en cuenta que en realidad lo que se replica es una estructura tridimensional a partir de una proteína normal (sintetizada por los mecanismos conocidos).
La proteína PrP es la responsable del mal de la vaca loca (encefalopatía espongiforme bovina) y de enfermedades similares en humanos y ovejas. Esta proteína se localiza en la membrana de las neuronas, y cuando adquiere la conformación defectuosa “contagia” a otras células propagando la anomalía. Esta proteína con estructura diferente puede “contagiar” a las proteínas de un humano que coma carne procedente de un animal enfermo.
Watson y Crick sospecharon que una vez elucidada la estructura del ADN, sería mas facil entender su función. Razonaron, entonces, que si el ADN era la molécula que transmitía la información genética a las células hijas, esta debía funcionar como un código. Para mitad de los años 1950 se sabía que la secuencia de nucleótidos en el ADN daba origen a una secuencia de polipéptidos. Es decir, la molécula de ADN debía dirigir la síntesis de proteínas.
ADN →Proteínas
Pero si esto era cierto, faltaba dilucidar una pieza del rompecabezas ya que sabía que las proteínas se sintetizaban fuera del núcleo. ¿Cómo podía el ADN, que estaba dentro del núcleo, dirigir la síntesis de proteínas fuera del mismo? A Crick se le ocurrió la idea de que debía existir un intermediario.
ADN → ¿? → Proteínas
Un posible candidato para intermediario era el ARN, que se encuentra en el citoplasma. El ARN tenía varias características que lo hacían un firme candidato:
a. un esqueleto de azúcares y fosfatos (a pesar de que tiene un azúcar distinto, ya que el ARN tiene ribosa en vez de desoxirribosa),
b. tanto el ADN como el ARN usan las mismas bases nitrogenadas, pero el ARN tiene uracilo en vez de timina,
c. el uracilo se puede unir a la adenina como lo hace la timina,
d. el ARN es una cadena simple.
Crick sintetizó esta idea en lo que él llamó el dogma central de la biología, que especifica que el ADN se traduce ARN y este, a su vez, dirige la producción de proteínas.
ADN → ARN → Proteínas
Según este postulado, la información fluye de manera unidireccional: no puede moverse de las proteínas al ADN. Es decir, una vez que la información llega a las proteínas, estas no pueden ser cambiadas o, lo que es lo mismo, las proteínas no pueden influir los genes. Si bien Crick usó el término dogma en un sentido figurado y quiza con humor, ya que las ideas científicas sólo son aceptadas hasta que aparezca evidencia experimental que las desmienta, algún tiempo esta idea adquirió cierta dimensión de verdad absoluta en lamayoría de los libros de texto.
Actualmente el “dogma central de la biología” ha sufrido algún resquebrajamiento, pues, para sorpresa de muchos, en 1971 se descubrió que algunos virus, como el de la inmunodeficiencia humana (VIH), llevan su información en forma de ARN, y que ella puede pasar al ADN de sus huéspedes. Ese proceso ocurre en el sentido contrario al esquema de Crick, ya que la información pasa del ARN al ADN. Ademas, actualmente sabemos que el ARN y lasproteins pueden influir en la expresión del código genético.

¿cómo interactúan los aminoacidos con la molécula de ARN?
La respuesta fue aportada por Paul Zamecnik y Mahlon Hoagland, quienes encontraron una sustancia que cumple con los requisitos para actuar como adaptador: un tipo de ARN que se llamó mas tarde ARN de transferencia. Ellos demostraron que el ensamble de proteínas se produce en los ribosomas, organelas que se encuentran en el citoplasma.
Aún quedaba por resolver la pregunta de cómo el código genético ordena al ARN de transferencia, en el citoplasma, que fabrique proteínas. Otro grupo de científicos, que trabajaba con bacteriófagos, encontró un tercer tipo de ARN que transporta la información del núcleo a los ribosomas. Este ARN, llamado mensajero, es el adaptador o intermediario que había propuesto Crick.


Bibliografía
* https://aportes.educ.ar/biologia/nucleo-teorico/estado-del-arte/como-se-lee-el-libro-de-la-vida/el_dogma_central_de_la_biologi.php
* https://es.wikipedia.org/wiki/Dogma_central_de_la_biolog%C3%ADa_molecular
* Nasson, Biología, 14va. Edición.