Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
Program 2001
Doble hélice, genes y cromosomas
Resumen de la conferencia por:

Luis Franco Vera
Doctor en Ciencias Químicas por la Universidad Complutense. Catedrático de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Valencia (estudi general), profesor adjunto (1973-1975) y profesor agregado (1975-1981) de Bioquímica en la Universidad Complutense. Vicedecano de la Facultad de Biología de la Universidad de Valencia (estudi general) entre 1983 y 1986, Director del Instituto de Química de la IVEI (Institución Valenciana de Estudios e Investigación) entre 1995 y 1998. Miembro de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular. Miembro de la Sociedad Valenciana de Bioética, Académico Correspondiente de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales y miembro del Consejo de Universidades
 
texto completo publicado de la conferencia (pdf - 5.3 mb.)

resumen

El descubrimiento de las bases moleculares del almacenamiento y transmisión de la información genética pasará seguramente a la historia como uno de los grandes hallazgos científicos de la segunda mitad del siglo XX. Tal descubrimiento ha sido posible gracias a la confluencia de varias corrientes de investigación. Las líneas genética, morfológica y bioquímica, iniciadas a finales del siglo XIX, permitieron establecer un concepto inicial de gen, como unidad de información genética; concluir que los genes están presentes en los cromosomas, corpúsculos visibles con el microscopio óptico en células eucarióticas en división; determinar que los cromosomas están compuestos por DNA y proteínas. Pero todos estos logros, aun siendo fundamentales, sólo constituyeron un avance inicial. Fue necesario el advenimiento de la Biología Molecular, con su nuevo arsenal metodológico y, sobre todo, con su peculiar modo de aproximación a los problemas biológicos más complejos, para que se abordara eficazmente la carrera hacia la comprensión íntima de la herencia biológica. El descubrimiento de que el DNA, y no las proteínas como inicialmente se pensaba, es el portador de la información genética fue pronto seguido por la trascendental descripción de la doble hélice, la estructura fundamental del DNA, que está íntimamente relacionada con su función.

Precisamente, esa dualidad estructura-función, inherente al modo propio de aproximación de la Biología Molecular, ha presidido todo el ulterior avance de la investigación sobre la herencia biológica. Las iniciales descripciones a nivel molecular o morfológico podían dar una idea estática de sus estructuras, pero la vida es dinámica y las estructuras que la hacen posible también lo son.

En este contexto hay que situar los avances del último medio siglo. Los años 50 y 60 fueron clave para el establecimiento de los mecanismos básicos por los que se produce el flujo de información desde el DNA hasta las proteínas, lo que permitió precisar la clásica hipótesis "un gen, una enzima" y redefinir los genes como los segmentos de DNA que contienen información para la síntesis de una cadena polipeptídica. Pero, en paralelo, se avanzó en el estudio de la organización estructural del DNA en los núcleos de células eucarióticas, en los que se encuentra formando un complejo, la cromatina, que es el material que se condensa durante la división mitótica para constituir los cromosomas. Las histonas, proteínas fundamentales de la cromatina, quedaron bien caracterizadas en esos años. De esa forma, se abrió el camino a las investigaciones que, en 1973, permitieron el descubrimiento del nucleosoma, partícula básica que constituye la cromatina y, por tanto, los cromosomas. Así pues, las proteínas no son sólo los productos de la expresión génica, sino que contribuyen de forma decisiva a la organización del material genético. Esa contribución, además, dista mucho de representar un simple papel estructural y las proteínas, incluidas las histonas, desempeñan una función dinámica esencial en la regulación de la expresión génica.

La última década del siglo XX ha sido clave para el conocimiento de esa función dinámica. Por una parte, la descripción de la estructura del nucleosoma por experimentos de difracción de rayos X ha supuesto un definitivo refinamiento estructural, imprescindible para comprender (a la vista de ese modo propio de aproximación de la Biología Molecular ya mencionado) los aspectos íntimos de las alteraciones funcionales de la cromatina. Por otro lado, se ha producido a partir de 1996 un considerable avance en la comprensión del papel de las modificaciones covalentes de las histonas, fosforilación, metilación y, sobre todo, acetilación. La clonación de los genes que codifican las enzimas implicadas en la acetilación y desacetilación de las histonas ha sido un punto crucial en este avance. Todo ello ha hecho posible penetrar en un apasionante campo de investigación: el estudio de los cambios estructurales de la cromatina que acompañan y hacen posible la expresión génica.

Todos estos hallazgos se pueden integrar con los obtenidos en otros campos de investigación. Son de especial interés en esa integración los procedentes de la enzimología de los procesos funcionales del DNA, trancripción, recombinación y replicación, así como los derivados del estudio de factores transcripcionales. Por supuesto, el profundo conocimiento actual de los genomas eucarióticos gracias a los considerables esfuerzos dedicados a su secuenciación, está contribuyendo también a realizar una profunda integración funcional del mundo del DNA con el de las proteínas. De todas formas, las características inherentes a la investigación en una ciencia experimental hacen que cada logro se vea seguido por el planteamiento de una nueva serie de interrogantes situados a un nivel más profundo e íntimo en la funcionalidad de los organismos vivos. Así ocurre en el campo que nos ocupa, en el que, a pesar de los numerosos hallazgos, se prevé una expansión exponencial de la investigación en los próximos años.