¿Hay uracilo en el ADN? Y si lo hay, ¿para qué sirve?

Desde hace relativamente poco tiempo sabemos que sí puede haber uracilo en el ADN. Pero vayamos por partes para entender su función. Toda la información que hace que los seres vivos seamos como somos está contenida en unas moléculas orgánicas a las que llamamos ácidos nucleicos y que pueden ser de dos clases: ácido ribonucleico al que conocemos como ARN y ácido desoxirribonucleico al que llamamos ADN.

La vida comenzó en la Tierra hace unos 3.600 millones de años y parece que fue gracias a un mecanismo replicativo, es decir, se produjo una fórmula química que tenía la capacidad de copiarse a sí misma. Lo más probable es que ese elemento replicativo fuera el ARN. El ARN no es más que una molécula orgánica, una cadena formada por otras moléculas más pequeñas y más 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 sufrió modificación, evolucionó y apareció el ADN que también está 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 ácidos 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 años, y gracias a los trabajos de la investigadora Angela Bekési y sus colaboradores, sabemos que el ADN también puede contener uracilo en algunos casos. No es una presencia general ya que como te explicaba, la base que sustituyó al uracilo en el ADN es la timina. Pero hay ocasiones en las que la citosina del ADN se convierte espontáneamente en uracilo. No sabemos por qué ocurre pero sí 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 debería ser; esto altera la posterior proteína que se puede codificar por un cambio de bases en el ADN. El genoma está preparado para detectar errores y eliminarlos y eso es lo que ocurre cuando aparece uracilo en el ADN. El organismo reconoce esa alteración como un daño genético, retira el uracilo y lo sustituye por la timina que debía estar ahí. Por otra parte, cuando el organismo detecta que en las células hay un exceso de uracilo, retira el uracilo cortando la cadena de ADN. Si hay mucha cantidad de uracilo ese proceso ocurrirá muchas veces por lo que puede llegar a haber fragmentación cromosómica, cuando la cadena de ADN se rompe por numerosos sitios y ya no puede volver a unirse. Si sucede eso, en las células se produce lo que se conoce como muerte celular programada. Las células mueren porque contienen un exceso de errores genéticos.

Este fenómeno se ha reproducido de forma artificial para tratar algunos tipos de cáncer: tumores que están muy localizados. Se introduce uracilo en el ADN de las células cancerígenas 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 células. Es una terapia que está funcionando, aunque es preciso tener claro que solo para unos tipos de tumores muy concretos porque si no están muy localizados, el uracilo en exceso podría extenderse a otros tejidos y provocar la muerte de células 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 también se ha descubierto que seres vivos mucho más 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 después no van a utilizar. Parece como si el uracilo funcionara en ese caso como una especie de señal 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 información que hace que los seres vivos seamos como somos está contenida en unas moléculas orgánicas a las que llamamos ácidos nucleicos

Por último, 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 función del sistema inmune es producir muchos anticuerpos muy diferentes para que el organismo esté protegido ante los agentes patógenos externos. Para lograr eso, este sistema necesita aumentar continuamente el número de anticuerpos diferentes y esto lo consigue mediante la recombinación genética y la mutación. En el sistema inmune las tasas de mutación son muy altas para que pueda producir anticuerpos nuevos. Y es precisamente en el sistema inmune donde se producen las tasas más altas de aparición de uracilo en el ADN en sustitución de la citosina. Parece que la naturaleza incorporara estos errores provocados por el aumento de uracilo para tener más información en ese sistema inmune que dé lugar a anticuerpos más variados. Así 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.

María Victoria Arruga Laviña es Catedrática de Genética de la Universidad de Zaragoza y Académica de número de la Real Academia de Ciencias de Zaragoza.

Pregunta realizada vía email por el doctor Bernardino Rivas.

Coordinación y redacción: Victoria Toro