997

RESUM
La doble hèlix del DNA per la seva simplicitat i bellesa pot considerar-se com un
símbol dels descobriments científics del segle XX. La seqüenciació del genoma humà,
ja pràcticament acabada, ha obert les portes a nombroses aplicacions en biomedicina i
disciplines relacionades. En una primera aproximació la seqüència de bases de la
doble hèlix determina totes les característiques dels éssers vius. No obstant aixó, el
DNA és una molècula fascinant, amb un enorme potencial estructural. Pot adoptar
formes múltiples la significació de les quals és en molts casos desconeguda. Al llarg
dels anys he intentat comprendre algunes d'aquestes estructures del DNA, primer
emprant la difracció de fibres i la microscopia electrónica. Aquests mètodes els vàrem
aplicar sobretot a l'estudi de les proteínes bàsiques dels espermatozous d'algunes
especies marines i la seva interacció amb el DNA. Més recentment, els meus treballs
s'han centrat en l'estudi detallat de fragments de DNA (oligonucleòtids) per
cristal·lografia de raigs X. Aquest mètode ha permés determinar noves estructures,
com el DNA paral·lel o el DNA corbat, així com associacions peculiars de les bases.
Els ions dels metalls de transició permeten formar ponts entre guanines que donen lloc
a reticles tridimensionals que eventualment podrien emprar-se per a construir
nanoestructures. En aquests moments estem treballant en la caracterització d'hélixs
dobles antiparal·leles estabilitzades per parells de bases Hoogsteen, que poden també
formar superhèlixs. En aquesta memoria descrivim amb més detall aquestes noves
estructures. Pensem que poden permetre comprendre el paper que juguen les zones
no codificants del genoma.
RESUMEN
La doble hélice del ADN por su simplicidad y belleza puede considerarse como un
símbolo de los descubrimientos científicos del siglo XX. La secuenciación del genoma
humano, ya prácticamente concluida, ha abierto las puertas a numerosas aplicaciones
en biomedicina y disciplinas relacionadas. En primera aproximación la secuencia de
bases de la doble hélice determina todas las características de los seres vivos. Sin
embargo el ADN es una molécula fascinante, con un enorme potencial estructural.
Puede adoptar formas múltiples cuya significación es en muchos casos desconocida.
A lo largo de los años he intentado comprender algunas de estas estructuras del ADN,
primero utilizando la difracción de rayos X por fibras y la microscopía electrónica.
Estos métodos los aplicamos sobre todo al estudio de las proteínas básicas de los
espermatozoides de algunas especies marinas y su interacción con el ADN. Más
recientemente mis trabajos se han centrado en el estudio detallado de fragmentos de
ADN (oligonucleótidos) por cristalografía de rayos X. Este método ha permitido
determinar nuevas estructuras, tales como el ADN paralelo o el ADN curvado, así
como asociaciones peculiares de las bases. Los iones de los metales de transición
permiten formar puentes entre guaninas que dan lugar a retículos tridimensionales que
eventualmente podrían usarse para construir nanoestructuras. En estos momentos
estamos trabajando en la caracterización de hélices dobles antiparalelas estabilizadas
por pares de bases Hoogsteen, que pueden también formar superhélices. En esta
memoria describimos con mayor detalle estas estructuras novedosas. Pensamos que
pueden permitir comprender el papel que juegan las zonas no codificantes del
genoma.
ABSTRACT
The double helix has become a symbol of scientific discovery in the twentieth century,
mainly due to its beauty and simplicity. The sequence of the human genome is almost
finished. It opens the way to many applications in biomedicine and related subjects. As
a first approximation the sequence of bases in the double helix determines all the
features of living beings. Nevertheless DNA is a fascinating molecule, with a great
structural potential. It may take múltiple shapes, whose relevance is in many cases
unknown. Throughout the years I have tried to understand some of structures of DNA,
first through fibre diffraction and electrón microscopy. We did apply the latter methods
to the study of basic proteins from spermatozoa of some marine animáis and their
interactions with DNA. More recently we started to use X-ray crystallography in order to
study DNA fragments (oligonucleotides). We have determined new structures, such as
parallel or bent DNA, as well as peculiar associations among the DNA bases.
Transition metal ions allow the formation of guanine bridges, which thus establish
three-dimensional networks. Such networks may be of interest to build nanostructures.
At present we are working in the characterization of antiparallel double hélices,
stabilized by Hoogsteen base pairs. They may also build coiled-coils. In this
presentation we describe in greater detail the latter structures. They may allow to
understand the role played by non-coding regions in genomes.