Combinando motivos canónicos y no canónicos del ADNestructura, dinámica y reconocimiento molecular

Resumen

En los últimos años las estructuras no canónicas del ADN, diferentes de la doble hélice, han adquirido una notable relevancia. En esta tesis nos hemos centrado en el estudio de aspectos estructurales, dinámicos y de reconocimiento molecular de dos de ellas: el i-motif y el cuádruplex de guaninas (o G-cuádruplex). En ambos casos se trata de estructuras tetracatenarias de ADN. El i-motif está formado por la intercalación de pares C:C+ , donde las citosinas se encuentran hemiprotonadas. El cuádruplex de guaninas está estabilizado por plataformas planas (tétradas) de cuatro guaninas. La técnica principal utilizada es la Resonancia Magnética Nuclear. En el capítulo 1se hace una introducción al campo de las estructuras no canónicas del ADN. También se revisan brevemente diversos aspectos de la metodología de RMN utilizada en la tesis. El capítulo 2 trata sobre el efecto de modificaciones químicas sobre la estructura y estabilidad del i-motif. El capítulo se centra en el efecto de 2'F-arabino-citosina y 5-metil-citosina sobre la cadena rica en citosinas de la secuencia telomérica humana, cuya estructura ha sido resuelta y y permite detectar interacciones electrostáticas estabilizantes. En la segunda parte del capítulo se ha explorado la sustitución del residuo 2'F-ara en diferentes posiciones de un mini i-motif. Este particular i-motif está formado por dos pares C:C+ rodeados por dos tétradas de surco menor, que hacen posible su formación a pH neutro. Se ha observado el diferente efecto provocado por esta sustitución cuando se realiza en la citosina involucrada en el par C:C+, que desestabiliza la estructura, o en la que forma la tétrada, en cuyo caso no se observa un cambio de estabilidad. El capítulo 3 se centra en el estudio del mini i-motif estabilizado por tétradas del tipo G:C:G:C. Esta secuencia adopta estructuras diferentes a pH ácido y neutro. Se han determinado las estructuras en ambas condiciones. Estudiamos este cambio conformacional mediante observando que aunque se produce una reordenación global de la estructura, no es necesario su desplegamiento. El efecto estabilizador de las tétradas de surco menor en i-motifs se ha utilizado en el capítulo 4 para diseñar construcciones de ADN en las que coexisten regiones de i-motif y dúplex a pH neutro. Se ha determinado la primera estructura de una unión i-motif/dúplex y se ha explorado el efecto de diversos residuos en la interfase entre ambos motivos. Además, se ha realizado un estudio de diferentes construcciones adaptadas a secuencias de relevancia biológica. En este capítulo se demuestra que estas tétradas posibilitan el estudio interfaces i­ motif/dúplex en secuencias biológicamente relevantes y en condiciones próximas a la fisiológicas. En el capítulo 5 se ha descrito la interacción de una familia de derivados 1,3,5- tris(aminometil)benceno con diversas uniones G-cuádruplex/dúplex. Se ha determinado la primera estructura del complejo de un ligando de la familia con una unión cuádruplex/dúplex. El análisis de esta estructura nos ha permitido elucidar las bases de la preferencia del ligando por las interfaces. El motivo de reconocimiento es común a muchas interfaces, incluidas algunas de gran relevancia biológica como las presentes en regiones LTR del virus de la inmudeficiencia huma na (HIV-1). Por último, en el capítulo 6 se describe el trabajo llevado a cabo en la búsqueda de nuevos ligandos selectivos para el i-motif. Se han utilizado dos estrategias diferentes: un cribado virtual de un librería con un gran número de compuestos y un cribado de una librería de pequeños compuestos fluorados utilizando RMN de 19 F. Con ambos métodos se detectaron compuestos que interaccionaban con el ADN, pero que no reconocían de manera selectiva el i­ motif.