10.14 Estructura y acción de compuestos intercalantes
El etidio es un catión aromático, que se utiliza habitualmente en forma de bromuro.
Por su forma plana y su hidrofobia, se trata de un agente intercalante, que se introduce entre las bases apiladas del DNA. Al hacerlo, abre un poco la doble hélice y provoca así un desenrollamiento parcial. Puede observarse que la unión del etidio genera una distorsión en la doble hélice (especialmente marcando la opción de estilo `esquemático´ a la derecha del modelo).
Advertencia: el bromuro de etidio debe manejarse con precaución porque posee carácter mutágeno.
El etidio es un compuesto fluorescente (color rosado-anaranjado al iluminar con UV), y su fluorescencia aumenta mucho cuando se une al DNA, lo que es útil como método de tinción o revelado del DNA; se utiliza así especialmente en electroforesis y en centrifugación.
Ejemplo: gel de agarosa en el que se ha analizado una muestra de DNA y se ha teñido con bromuro de etidio
(~302 nm)
El propidio, habitualmente en forma de yoduro (PI, propidium iodide), posee similitud estructural con el etidio:
| bromuro de etidio | yoduro de propidio |
|---|---|
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Se trata igualmente de un compuesto fluorescente e intercalante con afinidad por el DNA y el RNA. Se utiliza muy a menudo como agente de tinción, para marcar de modo fluorescente DNA, cromosomas o núcleos celulares. En particular, suele usarse como contraste al mismo tiempo que otros fluorocromos, tanto en microscopia como en citometría de flujo (pág. 125). Debido a su carga, no atraviesa las membranas celulares, por lo que sólo tiñe las células dañadas (pág. 130). En aquellas aplicaciones donde se desea usarlo para teñir el DNA de células viables, éstas deben permeabilizarse durante el ensayo (por ejemplo, tratándolas con etanol u otro alcohol, o bien con un detergente como Nonidet P-40).
| La fluorescencia roja corresponde al propidio; la fluorescencia verde, a un anticuerpo que se une a proteínas de la membrana celular. | |
| cromosomas teñidos con propidio | núcleos teñidos con propidio (células viables permeabilizadas) |
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Debido a su unión estequiométrica (una molécula de PI se intercala cada 4 o 5 pb), se utiliza para cuantificar el contenido de DNA celular, por ejemplo en estudios del ciclo celular (recuérdese que el contenido de DNA en las células varía a lo largo del ciclo: 2C en G0 y G1, 4C en G2, cantidades intermedias durante la fase S; pág. 98) y en estudios de apoptosis (pág. 468).
El yoduro de propidio también tiene carácter mutágeno y requiere precauciones de manejo similares a las del bromuro de etidio.
Se han desarrollado algunos compuestos con dos sistemas anulares planos intercalantes, que se unen al DNA con mayor afinidad. Comúnmente la cadena que conecta ambos posee grupos con carga positiva, cuya interacción con la superficie de la doble hélice (esqueleto de fosfatos) es favorable.
Existen otros compuestos con acción intercalante; entre ellos se encuentran algunos que al unirse al DNA bicatenario inhiben la transcripción y se clasifican como anitbióticos de tipo II:
- actinomicina D
- daunomicina
- adriamicina
- naranja de acridina
- El naranja de acridina emite fluorescencia verde cuando está intercalado en el DNA, roja cuando está unido al RNA y naranja cuando está en un entorno de pH ácido como los lisosomas.
- El naranja de acridina emite fluorescencia verde cuando está intercalado en el DNA, roja cuando está unido al RNA y naranja cuando está en un entorno de pH ácido como los lisosomas.
Referencias:
- Fotografías del gel: Wikimedia Commons [1] [2] - licencia cc-by-sa; autor: TransControl
- Fotomicrografía de cromosomas teñidos con yoduro de propidio: Wikimedia Commons [3] - licencia cc-by; autores: Xiao et al., doi:10.1186/1471-2164-5-56
- Estructura de un oligonucleótido bicatenario en complejo con el bis-intercalante fluorescente TOTO (RMN en disolución, 108D.pdb) doi:10.2210/pdb108d/pdb
- Fotomicrografía de espermatozoides [4], autor: S. Andriy