Superenrollamiento del DNA: un módulo de aprendizaje activo

Justificación

La descripción del fenómeno de superenrollamiento de la molécula de DNA forma parte de la mayoría de las asignaturas y textos de bioquímica y biología molecular, al menos en los niveles medios y avanzados.

Su interés se justifica principalmente:

• de cara a comprender la necesidad de compactación del material genético dentro de las células
• en especial, cuando se aborda el análisis experimental de DNA procariótico, donde este fenómeno se manifiesta de modo paradigmático; por ejemplo, en el comportamiento de un plásmido bajo electroforesis en gel (separación de las formas superenrollada, relajada y abierta).

Antecedentes

La descripción básica del concepto de superenrollamiento no ofrece mayor complicación.

Para su explicación es frecuente acudir a ejemplos, como el cable del teléfono o la banda circular elástica.

Sin embargo, entendemos que la asimilación profunda del proceso no es tan sencilla. En particular, la dificultad se manifiesta en:

• percibir los dos sentidos posibles de alteración: aumento o reducción de la torsión, superenrollamientos positivo o negativo
• entender que ambos sentidos conducen a un mismo resultado en términos de compactación
• finalmente, al abordar el estudio topológico y cuantitativo del proceso, introduciendo términos tan confusos –en parte por la dificultad de traducción desde el inglés– como torsión, enroscamiento, retorcimiento, número de enlace, ligamiento y enlace topológico

Objetivo

Elaborar una descripción asequible, pero también exhaustiva, del concepto y la caracterización del superenrollamiento del DNA

Método

• Material docente/discente:
  • herramienta para el profesor
  • también permite a los alumnos aprender de forma autónoma
• Formato de página web:
  • permite combinar material de formato diverso
  • contenido subdividido en módulos para adaptarlo a diferentes niveles de profundización, dependiendo de los objetivos docentes de cada caso
  • acceso tanto local como remoto
• Explicaciones
• Dibujos y microfotografías
• Modelo de cuerda: fotografías (superenrollamiento positivo y negativo)
• Secuencias de vídeo: la tensión introducida por un cambio de torsión se libera espontáneamente mediante un superenrollamiento

Contenidos

• Definición
• Superenrollamiento del DNA bicatenario (descripción básica)
• Terminología: torsión, molécula circular cerrada, forma relajada, índice de ligazón, enlace topológico, retorcimiento.
• Generación de superenrollamiento positivo y negativo (modelo de cuerda, fotos y vídeos).
• Superenrollamiento del DNA en la naturaleza
• Imágenes variadas
• Trascendencia biológica
• Topoisomerasas
• Compactación del genoma

• Topología: cuantificación del grado de superenrollamiento (descripción avanzada)
  • Definiciones: torsión, retorcimiento, índice de ligazón, densidad superhelicoidal.
• Agentes que modifican el superenrollamiento
  • Intercalantes
  • Otros ligandos
• Análisis experimental
  • Electroforesis
  • Nanomanipulación
• Enlaces externos a internet
• Glosario interactivo

Disponibilidad

El material elaborado está disponible de forma gratuita
en internet: http://www2.uah.es/biomodel/
en BioROM2006