Topoisomerasa para niños

Funcionamiento de la ADN Girasa de E.Coli.Topoisomerasa de tipo II

Las topoisomerasas son enzimas muy importantes que ayudan a manejar la forma del ADN. El ADN es como una escalera de caracol muy larga y enrollada. Para que la información que contiene pueda ser leída o copiada, a veces necesita desenrollarse o desenredarse. Las topoisomerasas son las encargadas de hacer esto.

Imagina que el ADN es un cable de teléfono muy largo y enredado. Para usarlo, necesitas desenredarlo. Las topoisomerasas hacen algo parecido con el ADN. Pueden cortar y volver a unir las "cadenas" del ADN para que se desenrolle o se enrolle de una manera más compacta. Esto es necesario porque el ADN está muy apretado dentro de nuestras células.

Cuando el ADN se desenreda o se enreda, su composición química no cambia. Solo cambia su forma general. Por eso se llaman topoisomerasas, porque actúan sobre la "topología" (la forma) del ADN.

Descubrimiento de las Topoisomerasas

La idea de que estas enzimas eran necesarias surgió incluso antes de que se descubrieran. Cuando Watson y Crick describieron la forma de doble hélice del ADN, se dieron cuenta de que debía existir algo que ayudara a desenredarlo. La primera topoisomerasa fue descubierta por James C. Wang.

¿Para qué sirven las Topoisomerasas?

La forma de doble hélice del ADN es muy estable, lo que es bueno para guardar la información genética. Pero esta estabilidad también hace difícil separar las dos cadenas cuando se necesita leer la información o hacer copias del ADN. Las topoisomerasas ayudan a que esto sea posible.

Por ejemplo, en las bacterias, el ADN es un círculo cerrado. Las dos cadenas están muy enrolladas. Las topoisomerasas pueden hacer cortes temporales en el ADN. Esto permite que las cadenas se desenrollen y luego se vuelvan a unir correctamente. Es como desatar un nudo en una cuerda.

Estas enzimas también son importantes cuando el material genético de un virus se une al ADN de una célula.

Importancia en la Salud

Algunos medicamentos funcionan afectando a las topoisomerasas.

¿Cómo ayudan los medicamentos?

• Antibióticos: Ciertos antibióticos, como las fluoroquinolonas (por ejemplo, la ciprofloxacina), actúan sobre las topoisomerasas de las bacterias. Al interferir con estas enzimas, causan que el ADN de las bacterias se enrede demasiado. Esto impide que las bacterias funcionen y las elimina.
• Tratamientos contra el cáncer: Algunos tratamientos para el cáncer, llamados inhibidores de topoisomerasas, actúan sobre las topoisomerasas de las células con problemas. Al bloquear estas enzimas, el ADN de las células con problemas se daña. Esto hace que estas células se autodestruyan. Sin embargo, este tipo de tratamiento debe usarse con cuidado, ya que puede tener efectos secundarios.

Topoisomerasas y enfermedades

La topoisomerasa I es importante en una enfermedad autoinmune llamada esclerodermia. En esta enfermedad, el sistema de defensa del cuerpo ataca por error a la topoisomerasa I.

Desafíos del ADN: Problemas de Forma

El ADN puede tener varios problemas de forma que dificultan su uso:

• Superenrollamiento: Cuando el ADN se enrolla demasiado sobre sí mismo.
• Anudamiento: Cuando las cadenas de ADN se anudan.
• Concatenación: Cuando dos círculos de ADN se entrelazan como eslabones de una cadena.

Normalmente, el ADN debe estar muy compacto. Pero cuando se necesita copiar o leer la información, el ADN debe separarse. Los problemas de forma hacen que esto sea muy difícil.

Durante la copia del ADN, las dos nuevas cadenas de ADN y la original pueden terminar enredadas. Las topoisomerasas, especialmente las de tipo II, son esenciales para desenredar completamente estas cadenas antes de que una célula se divida.

Tipos de Topoisomerasas

Las topoisomerasas se clasifican en dos grupos principales, según cuántas cadenas de ADN cortan a la vez:

Topoisomerasas Tipo I

Estas enzimas cortan solo una de las dos cadenas del ADN. Esto permite que el ADN gire y libere la tensión causada por el enrollamiento excesivo o insuficiente. Una vez que la tensión se relaja, la enzima vuelve a unir la cadena cortada. Las topoisomerasas de tipo I no necesitan energía extra (ATP) para funcionar.

Hay dos subclases principales:

• Topoisomerasas IA: Tienen algunas similitudes con las de tipo II.
• Topoisomerasas IB: Usan un mecanismo de giro controlado.

Recientemente, se ha identificado un nuevo tipo, la topoisomerasa V (IC), que es diferente pero funciona de manera similar a las IB.

Topoisomerasas Tipo II

Estas enzimas cortan ambas cadenas del ADN. Luego, pasan otra sección de ADN intacta a través del hueco que crearon. Después, vuelven a unir las cadenas. Las topoisomerasas de tipo II sí necesitan energía (ATP) para funcionar.

También se dividen en subclases:

• Tipo IIA: Incluyen la topoisomerasa II en células complejas y la girasa en bacterias.
• Tipo IIB: Un ejemplo es la topoisomerasa VI.

Ambos tipos de topoisomerasas cambian el "número de enlace" del ADN, que es una medida de cuánto se enrolla. Las de tipo IA cambian este número en uno, las IB y IC en cualquier número entero, y las de tipo IIA y IIB lo cambian en dos.

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Véase también

En inglés: Topoisomerase Facts for Kids