?Hay uracilo en el ADN? Y si lo hay, ?para qu¨¦ sirve?

Desde hace relativamente poco tiempo sabemos que s¨ª puede haber uracilo en el ADN. Pero vayamos por partes para entender su funci¨®n. Toda la informaci¨®n que hace que los seres vivos seamos como somos est¨¢ contenida en unas mol¨¦culas org¨¢nicas a las que llamamos ¨¢cidos nucleicos y que pueden ser de dos clases: ¨¢cido ribonucleico al que conocemos como ARN y ¨¢cido desoxirribonucleico al que llamamos ADN.

La vida comenz¨® en la Tierra hace unos 3.600 millones de a?os y parece que fue gracias a un mecanismo replicativo, es decir, se produjo una f¨®rmula qu¨ªmica que ten¨ªa la capacidad de copiarse a s¨ª misma. Lo m¨¢s probable es que ese elemento replicativo fuera el ARN. El ARN no es m¨¢s que una mol¨¦cula org¨¢nica, una cadena formada por otras mol¨¦culas m¨¢s peque?as y m¨¢s simples que se llaman bases nitrogenadas. Esas bases nitrogenadas que forman el ARN son cuatro: adenina, citosina, guanina y el uracilo por el que preguntas. Pasado un tiempo el ARN sufri¨® modificaci¨®n, evolucion¨® y apareci¨® el ADN que tambi¨¦n est¨¢ formado por cuatro bases: adenina, citosina, guanina pero, a diferencia del ARN, en vez de uracilo el ADN contiene timina. La otra gran diferencia entre los dos ¨¢cidos nucleicos es que el ARN es una sola cadena y el ADN son dos cadenas formando un helicoide. El conocimiento general es que el uracilo solo se encuentra en el ARN y la timina en el ADN.

Desde hace unos quince a?os, y gracias a los trabajos de la investigadora Angela Bek¨¦si y sus colaboradores, sabemos que el ADN tambi¨¦n puede contener uracilo en algunos casos. No es una presencia general ya que como te explicaba, la base que sustituy¨® al uracilo en el ADN es la timina. Pero hay ocasiones en las que la citosina del ADN se convierte espont¨¢neamente en uracilo. No sabemos por qu¨¦ ocurre pero s¨ª sabemos lo que provoca este cambio, cuando el ADN se vuelve a duplicar donde hay uracilo se complementa con una adenina, en lugar de una guanina como deber¨ªa ser; esto altera la posterior prote¨ªna que se puede codificar por un cambio de bases en el ADN. El genoma est¨¢ preparado para detectar errores y eliminarlos y eso es lo que ocurre cuando aparece uracilo en el ADN. El organismo reconoce esa alteraci¨®n como un da?o gen¨¦tico, retira el uracilo y lo sustituye por la timina que deb¨ªa estar ah¨ª. Por otra parte, cuando el organismo detecta que en las c¨¦lulas hay un exceso de uracilo, retira el uracilo cortando la cadena de ADN. Si hay mucha cantidad de uracilo ese proceso ocurrir¨¢ muchas veces por lo que puede llegar a haber fragmentaci¨®n cromos¨®mica, cuando la cadena de ADN se rompe por numerosos sitios y ya no puede volver a unirse. Si sucede eso, en las c¨¦lulas se produce lo que se conoce como muerte celular programada. Las c¨¦lulas mueren porque contienen un exceso de errores gen¨¦ticos.

Este fen¨®meno se ha reproducido de forma artificial para tratar algunos tipos de c¨¢ncer: tumores que est¨¢n muy localizados. Se introduce uracilo en el ADN de las c¨¦lulas cancer¨ªgenas que como se dividen a una gran velocidad llegan a incorporar grandes cantidades de uracilo en su ADN y eso produce la muerte de dichas c¨¦lulas. Es una terapia que est¨¢ funcionando, aunque es preciso tener claro que solo para unos tipos de tumores muy concretos porque si no est¨¢n muy localizados, el uracilo en exceso podr¨ªa extenderse a otros tejidos y provocar la muerte de c¨¦lulas sanas.

Otro gran descubrimiento reciente es el hecho de que algunos organismos tienen uracilo en vez de timina como norma en su ADN. Por ejemplo esto se ha detectado en algunos fagos que son virus que infectan a bacterias. Y tambi¨¦n se ha descubierto que seres vivos mucho m¨¢s complejos que estos virus, como algunos tipos de insectos, sobre todo hormigas y mariposas, tienen uracilo en su ADN en algunos tejidos y solo durante una parte de su metamorfosis. En su etapa de larvas el ADN de esos insectos tiene una gran cantidad de uracilo pero solo en los tejidos que despu¨¦s no van a utilizar. Parece como si el uracilo funcionara en ese caso como una especie de se?al para decirle al organismo que tiene que iniciar la muerte celular de esos tejidos que al animal ya no le van a servir.

Toda la informaci¨®n que hace que los seres vivos seamos como somos est¨¢ contenida en unas mol¨¦culas org¨¢nicas a las que llamamos ¨¢cidos nucleicos

Por ¨²ltimo, los vertebrados, entre los que estamos los seres humanos, tenemos uracilo en el ADN de los genes que codifican para el sistema inmune, concretamente el adaptativo. La funci¨®n del sistema inmune es producir muchos anticuerpos muy diferentes para que el organismo est¨¦ protegido ante los agentes pat¨®genos externos. Para lograr eso, este sistema necesita aumentar continuamente el n¨²mero de anticuerpos diferentes y esto lo consigue mediante la recombinaci¨®n gen¨¦tica y la mutaci¨®n. En el sistema inmune las tasas de mutaci¨®n son muy altas para que pueda producir anticuerpos nuevos. Y es precisamente en el sistema inmune donde se producen las tasas m¨¢s altas de aparici¨®n de uracilo en el ADN en sustituci¨®n de la citosina. Parece que la naturaleza incorporara estos errores provocados por el aumento de uracilo para tener m¨¢s informaci¨®n en ese sistema inmune que d¨¦ lugar a anticuerpos m¨¢s variados. As¨ª que la respuesta a tu pregunta es que las funciones del uracilo en el ADN parecen ser esas dos: provocar la muerte celular programada y aumentar la variabilidad en la respuesta inmune.

Mar¨ªa Victoria Arruga Lavi?a es Catedr¨¢tica de Gen¨¦tica de la Universidad de Zaragoza y Acad¨¦mica de n¨²mero de la Real Academia de Ciencias de Zaragoza.

Pregunta realizada v¨ªa email por el doctor Bernardino Rivas.

Coordinaci¨®n y redacci¨®n: Victoria Toro