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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 el mismo eje , que difieren en una traslación a lo largo del eje. Esto significa que cada una de las hélices mantiene la misma distancia del eje central. Al igual que con una sola hélice, una triple hélice puede caracterizarse por su paso, diámetro y lateralidad. Los ejemplos de triple hélices incluyen ADN triplex , [1] ARN triplex , [2] la hélice de colágeno , [3] y proteínas similares al colágeno .
Una triple hélice se llama 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. En general, 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.
Al igual que con otros tipos de hélices, las hélices triples tienen lateralidad: derecha o izquierda. Una hélice derecha se mueve alrededor de su eje en el sentido de las agujas del reloj desde el principio hasta el final. Una hélice izquierda es la imagen especular de la hélice derecha, y se mueve alrededor del eje en el sentido contrario a las agujas del reloj desde el principio hasta el final. [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 principio de una proteína helicoidal es su extremo N , y el principio 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 levógira. [5] Cuando las tres cadenas se combinan, la triple hélice adopta una orientación dextrógira. El péptido de colágeno está compuesto por repeticiones de Gly -XY, siendo el segundo residuo (X) normalmente Pro y el tercero (Y) hidroxiprolina. [6] [5]
Una triple hélice de ADN está formada por tres cadenas de ADN independientes, cada una orientada con la cadena principal 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 cadena principal es la parte de la molécula más alejada del eje. La tercera cadena ocupa el surco mayor del ADN dúplex relativamente normal. [7] Las bases en el ADN tríplex están dispuestas para coincidir de acuerdo con un esquema de apareamiento de bases de Hoogsteen . [8] De manera similar, las triples hélices de ARN se forman como resultado de un ARN monocatenario que forma enlaces de hidrógeno con un dúplex de ARN; el dúplex consiste en apareamiento de bases de Watson-Crick mientras que la tercera cadena se une a través del apareamiento de bases de Hoogsteen. [9]
La triple hélice de colágeno tiene varias características que aumentan su estabilidad. Cuando la prolina se incorpora a 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 solvente en la estructura de triple hélice. Las hélices individuales también se mantienen juntas por 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 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 cadena. Con las bases de los nucleótidos orientadas hacia el interior de la hélice, más cerca de su eje, las bases se unen mediante 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 de ADN. [4]
Los miembros de la superfamilia del colágeno son importantes contribuyentes a la matriz extracelular. La estructura de triple hélice proporciona fuerza y estabilidad a las fibras de colágeno al proporcionar una gran resistencia a la tensión de tracción. La rigidez de las fibras de colágeno es un factor importante que puede soportar la mayor parte del estrés mecánico, lo que las 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 de doble cadena; 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 primero deben determinar si un TFO puede unirse al gen de interés. A veces se utiliza el ácido nucleico intercalante trenzado para mejorar este proceso. El mapeo de pares TFO-TTS de todo el genoma mediante secuenciación es una forma útil de estudiar el ADN formador de tripletes en todo el genoma utilizando oligo-biblioteca.
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 en el riboswitch SAM-II donde la triple hélice crea un sitio de unión que aceptará exclusivamente S -adenosilmetionina ( SAM ). [9] El complejo de ribonucleoproteína telomerasa , responsable de replicar los extremos de la cola del ADN ( telómeros ) también contiene ARN triplex 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 PAN y MALAT1 sirve para estabilizar el ARN al proteger la cola Poly(A) de la desadenilación, que posteriormente afecta sus funciones en la patogénesis viral y múltiples cánceres humanos. [9] [12] Además, las triples hélices de ARN pueden estabilizar los ARNm mediante la formación de un bolsillo de unión en el extremo 3' de la cola de poli(A). [13]
TDF es un paquete basado en Python [14] para predecir el potencial de formación de tripletes 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 secuencias de comandos basadas en Python pueden ayudar a predecir el lncRNA que probablemente formará el triplex. Sin embargo, dado que el lncRNA para entrenamiento es limitado, queda un largo camino por recorrer antes de que se puedan aplicar los métodos de aprendizaje automático y de aprendizaje profundo.