Dogma Central de la Biología Molecular
¿Cómo se convierte el ADN en proteína?
El dogma central de la biología molecular es un modelo que describe el flujo de la información genética en las células; postula que la información genética fluye del ADN al ARN y de este a la proteína, o del ARN directamente a la proteína. Este flujo es esencial para la expresión de los genes y la producción de proteínas funcionales.
El ADN representa el manual de instrucciones del cuerpo, a partir de esas instrucciones se crean los transcritos de ARN, que a su vez se traducen en proteínas. Las proteínas luego llevan a cabo gran parte del trabajo de la célula. Francis Crick formalizó el dogma central el 19 de septiembre de 1957 en una conferencia dentro de un simposio celebrado en University College London, aunque en aquel momento la evidencia experimental era limitada. No existe ningún manuscrito de la charla real de Crick, solo el artículo al respecto que se publicó poco después. La declaración inicial de Crick dice:
«Argumentaré… que la función principal del material genético es controlar (no necesariamente de forma directa) la síntesis de proteínas. Hay poca evidencia directa que respalde esto, pero en mi opinión, el impulso psicológico detrás de esta hipótesis es por el momento independiente de tal evidencia.»
La más conocida de las afirmaciones hechas por Crick en su conferencia se relacionó con el flujo de información entre genes y proteínas. Había estado reflexionando sobre esto durante algún tiempo y en octubre de 1956 escribió un conjunto de notas titulado “Ideas sobre la síntesis de proteínas”. La segunda oración de este documento decía: «El Dogma Central: ‘Una vez que la información ha entrado en una proteína no puede salir de nuevo. La información aquí significa la secuencia de los residuos de aminoácidos, u otras secuencias relacionadas con ella’.”En las notas de Crick de 1956, esta definición del dogma central fue seguida por un diagrama que ilustraba su idea, con flechas dibujadas en bolígrafo azul.
Para Crick, existían cuatro tipos de transferencia de información: ADN → ADN (replicación del ADN), ADN → ARN (transcripción), ARN → proteína (traducción) y ARN → ARN (virus de ARN copiándose a sí mismos). Había dos pasos para los que no había evidencia, pero que Crick pensó que eran posibles: ADN → proteína (esto significaría que el ARN no estaba involucrado en la síntesis de proteínas)
y ARN → ADN (estructuralmente posible, pero en ese momento, no había una función biológica perceptible). Igualmente llamativos fueron los tres flujos de información que Crick consideró imposibles debido a la falta de evidencia y a la falta de un mecanismo bioquímico. Estos fueron proteína → proteína, proteína → ARN y, sobre todo, proteína → ADN.
Etapas del Dogma Central
El dogma central es el paradigma dominante de la biología molecular. Los genes estructurales existen como secuencias de ácido nucleico pero funcionan al expresarse en forma de proteínas. La replicación hace posible la herencia de la información genética, mientras que la transcripción y la traducción son responsables de su expresión a otra forma.
Replicación: El ADN contiene las instrucciones genéticas. Esta información se utiliza como plantilla para crear otras moléculas. Cuando una célula se divide, en primer lugar, debe duplicar su genoma para que cada célula hija contenga un juego completo de cromosomas. La replicación del ADN es el proceso mediante el cual se duplica una molécula de ADN.
Transcripción: Es el proceso donde la secuencia del ADN se copia en una molécula de ARNm (ARN mensajero). Esto ocurre en el núcleo en eucariotas y en el citoplasma en procariotas. La transcripción requiere que la doble hélice de ADN se desenrolle parcialmente en la región de síntesis del ARNm. El proceso es catalizado por la enzima ARN polimerasa, que utiliza una hebra de ADN como plantilla para producir una hebra de ARNm complementaria.
Traducción: En la traducción, el ARNm se utiliza como guía para ensamblar una cadena de aminoácidos, formando una proteína. Esto ocurre en los ribosomas en el citoplasma. Por lo tanto, la traducción convierte la información genética basada en nucleótidos en un producto proteico.
Implicaciones y Variaciones del Dogma Central
En su autobiografía, What Mad Pursuit (1988), Francis Crick escribió sobre su elección de la palabra dogma y algunos de los problemas que le ocasionaron:
«Llamé a esta idea el dogma central por dos razones, supongo. Ya había usado la palabra obvia hipótesis en la hipótesis secuencial, y además quería sugerir que esta nueva conjetura era más central y más poderosa. […] Al final, el uso de la palabra dogma causó casi más problemas de los que valía. […] Muchos años después Jacques Monod me señaló que parecía que yo no entendía el uso correcto de la palabra dogma, que es una creencia que no puede ser cuestionada. […] Usé la palabra como yo creía que significaba, no como la mayoría del mundo lo hace, y la apliqué simplemente a una gran hipótesis que, aunque plausible, tenía poco respaldo de la experimentación directa.»
La ciencia es un ente dinámico, que no se asienta en dogmas. Desde entonces, los científicos han descubierto varias excepciones que implican la ampliación de este modelo. En 1970, gracias al descubrimiento por parte de Howard Temin y David Baltimore de la transcriptasa inversa, se demostró que la información del ARN se puede utilizar para crear ADN como ocurre en retrovirus como el VIH.
Otro ejemplo particularmente notable es el de los priones. Los priones son proteínas infecciosas que se replican sin pasar por intermediarios de ADN o ARN. Los priones son responsables de la rara pero devastadora enfermedad neurológica, la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, que es una enfermedad uniformemente letal que causa la degeneración del sistema nervioso.
Lo curioso del Dogma Central es que no es un flujo de uno a uno. Eso significa que Tu Gen Favorito (TGF) no necesariamente produce solo un transcrito de ARN TGF y luego una proteína TGF. De hecho, un gen, a través del proceso de splicing alternativo, puede producir varios transcritos de ARN variantes. Cada transcrito variante puede luego producir varias copias de una proteína variante resultante que se modifican aún más de forma única, creando en última instancia un aumento sustancial del número de proteínas a partir de un mismo gen.
Conclusión
El dogma central de la biología molecular es un modelo fundamental para comprender cómo se expresa la información genética y cómo se producen las proteínas. El argumento esencial de Crick, aunque inicialmente especulativo, sigue siendo válido y sentó las bases para la biología molecular moderna: la síntesis de proteínas depende de los ácidos nucleicos, y una vez que la información genética ha ingresado a la proteína, no puede alterar la secuencia de ADN. Aunque hay excepciones y detalles más complejos, este concepto básico sigue siendo esencial para comprender cómo funciona la vida a nivel molecular.
