Severo Ochoa, un brillante científico Español

En 1955 Severo Ochoa descubrió y aisló una enzima de una célula bacteriana de Escherichia coli, que él denominó polinucleótido-fosforilasa y que luego fue conocida como ARN-polimerasa, cuya función catalítica es la síntesis de ARN (ácido ribonucleico), la molécula necesaria para la síntesis de proteínas.

Con esa enzima, Ochoa consiguió por vez primera la síntesis del ARN en el laboratorio, a partir de un sustrato adecuado de nucleótidos (sus componentes elementales). Un año más tarde, el bioquímico norteamericano Arthur Kornberg, discípulo de Ochoa, demostró que la síntesis de ADN también requiere otra enzima polimerasa, específica para esta cadena. Ambos compartieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1959 por sus descubrimientos.

Estos extraordinarios hallazgos permitieron posteriormente el desciframiento del código genético (que se comprobó era universal para todos los seres vivos) y la confirmada capacidad reproductiva de los ácidos nucleicos hizo que éstos fueran ya considerados como las moléculas de la herencia biológica.

Posteriormente, vista la importancia biológica de la doble hélice de ADN, Watson y Crick compartieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1963. Severo Ochoa continuó investigando el mecanismo molecular de la lectura del mensaje genético y su expresión. En 1971 fue nombrado Director del Laboratorio de Biología Molecular de la Universidad Autónoma de Madrid. Dejó la Universidad de Nueva York en 1975, regresó a su país de origen y en la década de 1980 dirigió dos grupos de investigación en biosíntesis de proteínas simultáneamente, uno en el Instituto de Biología Molecular de Madrid y otro en el Roche Institute of Molecular Biology de Nueva Jersey, en Estados Unidos, hasta que en 1985 fijó su residencia definitivamente en España. Aunque se jubiló oficialmente en 1975, nunca abandonó la investigación.

En mayo de 1986 murió su mujer, y ello supuso para Severo un golpe muy duro que le sumergió en una especie de profunda depresión. A partir de entonces, Ochoa decidió no volver a publicar ningún trabajo científico más, con lo que puso totalmente fin a su brillante carrera. En 1993 murió en Madrid, a la edad de 88 años, a consecuencia de una neumonía.

George Gamow, un físico excepcional que aportó en la Biología.

Nacionalizado Norteamericano pero de origen Ruso. Fue el primer fisico que creó una teoría para la desintegración alfa y ayudó a explicar la desintegración Beta; explicó conductas de elementos radiactivos, como el "efecto tunel". Hizo investigaciones en astrofisica y cosmología. Fue el primero en calcular modelos de estrellas con reacciones termonucleares. Fue uno de los primeros en sugerir la teoría del universo caliente (hot-Universe) que predecia la existencia de una radiación de fondo formado por el Big-Bang (ideas confirmadas por Arno Penzias y Robert Wilson). En 1954, ayudó a decifrar un problema teorico al probar que 4 tipos diferentes de bases combinadas en tripletes, producian 64 combinaciones (4 elevado a 3), suficiente para almacenar información hereditaria y codificar los 20 aminoácidos existentes. En 1968, Her Khorana, Robert Holley y Marshall Nirenberg recibieron el premio Nobel al decifrar el codigo genético y nunca se mencionó a Gamow. Murió en Agosto de 1968.

Transcripción

a) Para que ocurra la transcripción debe haber una enzima compleja (con muchas subunidades), la ARN polimerasa que reconoce un sitio característico el "sitio de inicio". La ARN polimerasa se une a la hebra de ADN que será transcrita en un segmento llamado "Promotor". Una vez unido al promotor, sale una subunidad sigma y comienza la transcripción uniendo un rNTPs (ribonucleotido tri fosfatos) y luego rNMPs generando el ARN en una molecula hibrida de 10 a 12 nucleotidos.

b) La elongación de la cadena de ARN continúa abriendo la doble helice y alargando la cadena.

c) Para terminar, la ARN polimerasa reconoce un "sitio de terminación", el cual al ser leído se forma una hebra capaz de plegarse consigo misma, formando una horquilla que permite el desensamblaje de la polimerasa y el ARN. Además entra una subunidad "ro" que es un requisito adicional para el desarme y liberación del ARN.

Procesos estudiados

La Replicación es el proceso de copiar exactamente el ADN
La Transcripción es el proceso de copiar un gen del ADN en forma de una molécula de ARN, el cual saldrá del núcleo.
El Procesamiento de ARN, es el proceso en el cual se modifica el ARN para no ser degradado en el citoplasma por ARNasas.
La Traducción es el proceso en que se lee el ARN para sintetizar la proteína correspondiente en el ribosoma citoplasmatico o unido al RER.

ADN Polimerasa III

Proceso por el cual una molécula de ADN se copia; duplica su información Este proceso parte de una hebra de ADN y genera una hebra complementaria La replicación es semiconservativa: Cada hebra genera una complementaria nueva Es realizada por proteínas Necesita: dNTP (dATP, dGTP, dCTP, dTTP) ADN Molde Enzima ADN Polimerasa (3 tipos en procariontes y 5 en eucariontes) Helicasa (Desenrrollasa) Topoisomerasas (DNAgirasa) Ligasas Proteínas reparadoras de errores (ADN pol reparadoras y otras 50 proteínas)

El enzima que realiza la replicación es la ADN polimerasa. Tiene unos 1000 aa con lugares para ADN molde, cebador (ARN o ADN ya formado) y dNTP. Genera una hebra de ADN complementario que crece de 5´a 3´ ADN pol se une a una hebra de ADN molde Busca un desoxirribonucleótido trifosfato complementario al de la base del ADN situda en el sitio del dNTP Lo une a la cadena de desoxirribonucleótidos anterior Avanza una posición y repite el proceso indefinidamente

ADN plimerasa

Una cadena crece más rápido por ser posible avanzar en el sentido 5->3´de manera continua, mientras que la otra debe interrumpirse y volver a comenzar En realidad el proceso es más complejo que el descrito puesto que la ADN pol nunca inicia la síntesis de ADN a partir de una cadena sencilla de ADN sino que necesita un híbrido de ADN-ARN (primer) de doble cadena para comenzar. Este híbrido es generado por la ARN polimerasa (primasa). Tras la replicación ha de eliminarse el ARN, sustituirse por ADN y unir la cadena.

Replicación del ADN

La replicación del ADN necesita de un complejo grande de moleculas que a continuación se describen en la horquilla de replicación:

a) La hebra principal (hebra lider) necesita una ADN polimerasa III (Pol III) para polimerizar una hebra en dirección 5`-3`. Esta polimerasa toma los dNTPs (nucleotidos trifosfatos) les saca un pirofosfato (p-p) y los coloca como dNMP (nucleotidos monofosfatos). Las subunidades de la pol III polimerizan y chequean que la unión de los nucleotidos sea correcta. Si hay un error corrige inmediatamente el nucleotido mal instalado.

b) La hebra opuesta (hebra retardada) no puede ser polimerizada de la misma forma porque la enzima debería funcionar de 3`a 5` y esto no lo hace, sólo de 5`a 3. La solución llegó de un Japones Reiji Okazaki, quien descubrio que la hebra opuesta se sintetizaba en segmentos (que hoy llevan su nombre, "fragmentos de Okazaki"). Estos se forman porque la "RNA primer" o "primasa" crea un "primer" o "partidor" de ARN de 10 nucleotidos aproximadamente, en donde se sujeta la DNA polimerasa III de manera invertida para dicha hebra, es decir, de 5`a 3`.

c) Una vez que se polimeriza de manera invertida, pol III choca con el próximo "primer". La polimerasa I reemplaza el primer de ARN por segmentos de ADN.

d) Los partidores en ADN y la polimerización de ADN (fragmentos de Okasaki) son unidos por otra enzima, la ADN ligasa.

e) Las proteinas DBP (DNA binding protein) permiten tener abiertas las hebras sin que estas se junten mientras ocurre la replicación.

f) La ADN girasa, abre la doble hebra haciendo cortes, girando las hebras y ligando nuevamente las hebras cortadas.