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En los campos de la geometría y la bioquímica , una triple hélice ( pl.: triples hélices ) es un conjunto de tres hélices geométricas congruentes con un mismo eje , que se diferencian por una traslación a lo largo del eje. Esto significa que cada una de las hélices se mantiene a la misma distancia del eje central. Al igual que con una sola hélice, una triple hélice puede caracterizarse por su paso, diámetro y orientación. Ejemplos de hélices triples incluyen ADN triple , [1] ARN triple , [2] la hélice de colágeno , [3] y proteínas similares al colágeno .
Una triple hélice se denomina así porque está formada por tres hélices separadas . Cada una de estas hélices comparte el mismo eje, pero no ocupan el mismo espacio porque cada hélice se traslada angularmente alrededor del eje. Generalmente, la identidad de una triple hélice depende del tipo de hélices que la componen. Por ejemplo: una triple hélice formada por tres hebras de proteína de colágeno es una triple hélice de colágeno, y una triple hélice formada por tres hebras de ADN es una triple hélice de ADN.
Como ocurre con otros tipos de hélices, las triples hélices tienen lateralidad: diestra o zurda. Una hélice derecha se mueve alrededor de su eje en el sentido de las agujas del reloj de principio a fin. Una hélice izquierda es la imagen especular de la hélice derecha y se mueve alrededor del eje en sentido antihorario de principio a fin. [4] El principio y el final de una molécula helicoidal se definen en función de ciertos marcadores en la molécula que no cambian fácilmente. Por ejemplo: el comienzo de una proteína helicoidal es su extremo N , y el comienzo de una sola hebra de ADN es su extremo 5' . [4]
La triple hélice de colágeno está formada por tres péptidos de colágeno, cada uno de los cuales forma su propia hélice de poliprolina zurda. [5] Cuando las tres cadenas se combinan, la triple hélice adopta una orientación hacia la derecha. El péptido de colágeno está compuesto por repeticiones de Gly -XY, siendo el segundo residuo (X) normalmente Pro y el tercero (Y) hidroxiprolina. [sesenta y cinco]
Una triple hélice de ADN está formada por tres hebras de ADN separadas, cada una de ellas orientada con el esqueleto de azúcar/fosfato en el exterior de la hélice y las bases en el interior de la hélice. Las bases son la parte de la molécula más cercana al eje de la triple hélice y la columna vertebral es la parte de la molécula más alejada del eje. La tercera cadena ocupa el surco principal del ADN dúplex relativamente normal. [7] Las bases del ADN triplex están dispuestas para coincidir según un esquema de emparejamiento de bases de Hoogsteen . [8] De manera similar, las triples hélices de ARN se forman como resultado de la formación de enlaces de hidrógeno de un ARN monocatenario con un dúplex de ARN; el dúplex consta de un par de bases de Watson-Crick, mientras que la tercera hebra se une mediante un par de bases de Hoogsteen. [9]
La triple hélice de colágeno tiene varias características que aumentan su estabilidad. Cuando se incorpora prolina en la posición Y de la secuencia Gly-XY, se modifica postraduccionalmente a hidroxiprolina . [10] La hidroxiprolina puede entrar en interacciones favorables con el agua, lo que estabiliza la triple hélice porque los residuos Y son accesibles al disolvente en la estructura de la triple hélice. Las hélices individuales también se mantienen unidas mediante una extensa red de enlaces de hidrógeno amida-amida formados entre las hebras, cada uno de los cuales contribuye aproximadamente -2 kcal/mol a la energía libre total de la triple hélice. [5] La formación de la superhélice no solo protege los residuos críticos de glicina en el interior de la hélice, sino que también protege a la proteína en general de la proteólisis. [6]
El ADN y el ARN de triple hélice se estabilizan mediante muchas de las mismas fuerzas que estabilizan las hélices de ADN de doble hebra. Con las bases de nucleótidos orientadas hacia el interior de la hélice, más cerca de su eje, las bases forman enlaces de hidrógeno con otras bases. Las bases unidas en el centro excluyen el agua, por lo que el efecto hidrofóbico es particularmente importante en la estabilización de las triples hélices del ADN. [4]
Los miembros de la superfamilia del colágeno son los principales contribuyentes a la matriz extracelular. La estructura de triple hélice proporciona fuerza y estabilidad a las fibras de colágeno proporcionando una gran resistencia a los esfuerzos de tracción. La rigidez de las fibras de colágeno es un factor importante que puede soportar la mayor parte del estrés mecánico, lo que la convierte en una proteína ideal para el transporte macromolecular y el soporte estructural general en todo el cuerpo. [6]
Existen algunas secuencias de oligonucleótidos, llamadas oligonucleótidos formadores de tripletes (TFO, por sus siglas en inglés) que pueden unirse para formar un triplete con una molécula más larga de ADN bicatenario; Los TFO pueden inactivar un gen o ayudar a inducir mutaciones. [7] Los TFO solo pueden unirse a ciertos sitios en una molécula más grande, por lo que los investigadores deben determinar primero si un TFO puede unirse al gen de interés. A veces se utiliza ácido nucleico intercalado retorcido para mejorar este proceso. El mapeo de pares TFO-TTS de todo el genoma mediante secuenciación es una forma útil de estudiar el ADN que forma el triplex en todo el genoma utilizando una oligobiblioteca.
En los últimos años, la función biológica del ARN triplex se ha estudiado más. Algunas funciones incluyen aumentar la estabilidad, la traducción, influir en la unión del ligando y la catálisis. Un ejemplo de unión de ligando influenciada por una triple hélice es el riboswitch SAM-II, donde la triple hélice crea un sitio de unión que aceptará de forma única S -adenosilmetionina ( SAM ). [9] El complejo de ribonucleoproteína telomerasa , responsable de replicar los extremos del ADN ( telómeros ), también contiene ARN triple que se cree que es necesario para el funcionamiento adecuado de la telomerasa. [9] [11] La triple hélice en el extremo 3' de los ARN no codificantes largos de PAN y MALAT1 sirve para estabilizar el ARN protegiendo la cola Poly(A) de la muerte, lo que posteriormente afecta sus funciones en la patogénesis viral y en múltiples humanos. cánceres. [9] [12] Además, las triples hélices de ARN pueden estabilizar los ARNm mediante la formación de una bolsa de unión en el extremo 3' de la cola poli(A). [13]
TDF es un paquete basado en Python [14] para predecir el potencial de formación de triplex de ARN-ADN. El software comienza enumerando las subcadenas entre TFO y TTS y utiliza pruebas estadísticas para encontrar resultados significativos en comparación con el fondo.
Triplexfpp [15] se basa en métodos de aprendizaje profundo. Estas canalizaciones basadas en Python pueden ayudar a predecir el lncRNA con mayor probabilidad de formación de triplex. Sin embargo, dado que el lncRNA para la capacitación es limitado, queda un largo camino por recorrer antes de que se puedan aplicar el aprendizaje automático y los métodos de aprendizaje profundo.