En 1944 , trabajando con Pneumococos, Oswald Avery, Colin
MacLeod y Maclyn McCarty demostraron que el ADN y no las
proteínas eran responsable de la transmisión de los caracteres hereditarios en
los organismos vivientes. Seis años mas tarde, Chargaff prueba que existían
igual número de nucleótidos de Adenina y de Timidina, al igual que de Guanina y
Citosina, en el ADN.
Estos hallazgos junto al trabajo de cristalografía y
difracción de rayos-X realizados por Rosalind Franklin y Wilkins condujeron
a que en 1953 James Watson y Francis Crick postularan el
modelo de la estructura del ADN como una doble cadena de nucleótidos apareados
de manera complementaria en una conformación helicoidal. Esta estructura
propuesta para el ADN permitió explicar como se transmitían los caracteres
hereditarios abriendo el campo de la genética molecular.
Dos
propiedades del ADN son particularmente relevantes en la tecnología aplicada a
la medicina molecular. En 1961, basados en la co-linearidad entre las
secuencias de aminoácidos en las proteínas y el ADN, Holley, Khorana, y
Nirenberg descifraron la primera de estas propiedades, el código
genético. Este es representado por tripletes de nucleótidos denominados codones
que codifican para cada aminoácido en una cadena polipeptídica. Cambios en las
bases nucleotídicas en el ADN pueden determinar el origen de muchas
enfermedades. Propiedad importante del ADN es la
de estar constituido por dos cadenas de nucleótidos unidos por un esqueleto de
azúcar y fosfato, las cuales están- orientadas en sentido opuesto y son
complementarias. En términos biológicos, la estructura de doble cadena del ADN
es esencial para el proceso de replicación y garantiza que cada célula que se
divide recibe una copia idéntica del ADN.
La síntesis de proteínas requiere la
transferencia de información desde el ADN a otro polinucleótido con propiedades
químicas y funcionales completamente distintas conocido como ácido ribonucleíco
o ARN. Diferencias estructurales entre el ADN y el ARN que son relevantes en la
medicina molecular incluyen, la naturaleza de cadena simple del ARN y la
utilización de uracilo en vez de timidina. La forma mas conocida de ARN es el
ARN mensajero, el cual sirve de intermediario entre el ADN y la proteína. Otra
de las propiedades importantes que diferencian al ADN del ARN es la
localización tejido-específica de este último. Mientras que el ADN es el mismo
en todas las células de un organismo el ARN, y en especial el ARNm, sólo puede
ser aislado del tejido donde se este produciendo activamente la proteína
específica de interés. En términos de la tecnología de ADN recombinante, el
ARNm de células eucariotas representa una gran ventaja con respecto al ADN.
El dogma que describe el flujo de la información genética
desde el ADN transcrito a ARN y traducido luego a proteína, no es absolutamente
cierto. En 1970, Temin y Baltimore demostraron que la transcriptasa
reversa, una enzima que se encuentra en los retrovirus, permitía que el ARN se
copiara a ADN. Esta enzima le dio a la ingeniería genética la posibilidad de
sintetizar ADN complementario a partir de ARNm y de esta manera clonar sólo las
regiones codificantes de los genes.
