Las proteínas estructurales que se unen al ADN son ejemplos bien conocidos de interacciones inespecíficas ADN-proteínas. En los cromosomas, el ADN se encuentra formando complejos con proteínas estructurales. Estas proteínas organizan el ADN en una estructura compacta denominada cromatina. En eucariotas esta estructura implica la unión del ADN a un complejo formado por pequeñas proteínas básicas denominadas histonas, mientras que en procariotas están involucradas una gran variedad de proteínas.82 83 Las histonas forman un complejo de forma cilíndrica denominado nucleosoma, en torno al cual se enrollan casi dos vueltas de ADN de doble hélice. Estas interacciones inespecíficas quedan determinadas por la existencia de residuos básicos en las histonas, que forman enlaces iónicos con el esqueleto de azúcar-fosfato del ADN y, por tanto, son en gran parte independientes de la secuencia de bases.84 Estos aminoácidos básicos experimentan modificaciones químicas de metilación, fosforilación y acetilación,85 que alteran la fuerza de la interacción entre el ADN y las histonas, haciendo al ADN más o menos accesible a los factores de transcripción y por tanto modificando la tasa de transcripción.86
Otras proteínas que se unen a ADN de manera inespecífica en la cromatina incluyen las proteínas del grupo de alta movilidad (HMG, High Mobility Group) que se unen a ADN plegado o distorsionado.87
Estas proteínas son importantes durante el plegamiento de los
nucleosomas, organizándolos en estructuras más complejas para constituir
los cromosomas88 durante el proceso de condensación cromosómica.
Se ha propuesto que en este proceso también intervendrían otras
proteínas, formando una especie de "andamio" sobre el cual se organiza
la cromatina; los principales componentes de esta estructura serían la
enzima topoisomerasa II α (topoIIalpha) y la condensina 13S.89 Sin embargo, el papel estructural de la topoIIalpha
en la organización de los cromosomas aún es discutido, ya que otros
grupos argumentan que esta enzima se intercambia rápidamente tanto en
los brazos cromosómicos como en los cinetocoros durante la mitosis.
EVOLUCIÓN DEL METAVOLISMO DE ADN
El ADN contiene la información genética que permite a la mayoría de
los organismos vivientes funcionar, crecer y reproducirse. Sin embargo,
no está claro durante cuánto tiempo ha ejercido esta función en los
~3000 millones de años de la historia de la vida, ya que se ha propuesto que las formas de vida más tempranas podrían haber utilizado ARN como material genético.114 115
El ARN podría haber funcionado como la parte central de un metabolismo
primigenio, ya que puede transmitir información genética y
simultáneamente actuar como catalizador formando parte de las ribozimas.116 Este antiguo Mundo de ARN
donde los ácidos nucleicos funcionarían como catalizadores y como
almacenes de información genética podría haber influido en la evolución del código genético actual, basado en cuatro nucleótidos.
Esto se debería a que el número de bases únicas en un organismo es un
compromiso entre un número pequeño de bases (lo que aumentaría la
precisión de la replicación) y un número grande de bases (que a su vez
aumentaría la eficiencia catalítica de las ribozimas).117Desafortunadamente, no se cuenta con evidencia directa de los sistemas genéticos ancestrales porque la recuperación del ADN a partir de la mayor parte de los fósiles es imposible. Esto se debe a que el ADN es capaz de sobrevivir en el medio ambiente durante menos de un millón de años, y luego empieza a degradarse lentamente en fragmentos de menor tamaño en solución.118 Algunas investigaciones pretenden que se ha obtenido ADN más antiguo, por ejemplo un informe sobre el aislamiento de una bacteria viable a partir de un cristal salino de 250 millones de años de antigüedad,119 pero estos datos son controvertidos.120 121
Sin embargo, pueden utilizarse herramientas de evolución molecular para inferir los genomas de organismos ancestrales a partir de organismos contemporáneos.122 123 En muchos casos, estas inferencias son suficientemente fiables, de manera que una biomolécula codificada en un genoma ancestral puede resucitarse en el laboratorio para ser estudiada hoy.124 125 Una vez que la biomolécula ancestral se ha resucitado, sus propiedades pueden ofrecer inferencias sobre ambientes y estilos de vida primigenios. Este proceso se relaciona con el campo emergente de la paleogenética experimental.126
A pesar de todo, el proceso de trabajo hacia atrás desde el presente tiene limitaciones inherentes, razón por la cual otros investigadores tratan de elucidar el mecanismo evolutivo trabajando desde el origen de la Tierra en adelante. Dada suficiente información sobre la química en el cosmos, la manera en la que las sustancias cósmicas podrían haberse depositado en la Tierra, y las transformaciones que podrían haber tenido lugar en la superficie terrestre primigenia, tal vez podríamos ser capaces de aprender sobre los orígenes para desarrollar modelos de evolución ulterior de la información genética127 (véase también el artículo sobre el origen de la vida).
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