Modelos obsoletos de la estructura del ADN

Incluso después de que se resolvió la estructura del dúplex de ADN, inicialmente quedó abierta la cuestión de si se necesitaban estructuras de ADN adicionales para explicar su topología general. Inicialmente surgieron preguntas sobre cómo podría afectar la replicación del ADN. En 1963, las autorradiografías del cromosoma de E. coli demostraron que se trataba de una única molécula circular que se replica en un par de horquillas de replicación en las que se sintetizan ambas nuevas hebras de ADN. ^{[ 15 ]} Por lo tanto, los dos cromosomas hijos después de la replicación estarían topológicamente vinculados. La separación de las dos hebras de ADN hijas vinculadas durante la replicación requería que el ADN tuviera una torsión helicoidal neta cero, o que las hebras se cortaran, cruzaran y volvieran a unirse. Fueron estas aparentes contradicciones las que los primeros modelos no helicoidales intentaron abordar hasta que el descubrimiento de las topoisomerasas en 1970 resolvió el problema. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

En las décadas de 1960 y 1970, se hipotetizaron varias estructuras que darían una torsión helicoidal neta cero a lo largo del ADN, ya sea siendo completamente rectas en toda su extensión o alternando torsiones helicoidales dextrógiras y levógiras. ^{[ 18 ] [ 19 ]} Por ejemplo, en 1969, se hipotetizó una estructura de tetrámero lineal, ^{[ 14 ]} y en 1976, dos grupos diferentes propusieron independientemente una estructura con secciones alternas de hélice dextrógira y levógira. ^{[ 20 ] [ 21 ]} El modelo de torsiones alternas se presentó inicialmente con la helicidad cambiando cada media vuelta, pero más tarde se propusieron largos tramos de cada dirección helicoidal. ^{[ 22 ]} Sin embargo, estos modelos adolecieron de falta de apoyo experimental. ^{[ 23 ]} Bajo tensión torsional, una estructura de ADN-Z puede formarse con torsión opuesta a la del ADN en forma B, pero esto es raro dentro del entorno celular. ^{[ 24 ]} El descubrimiento de las topoisomerasas y girasas , enzimas que pueden cambiar el número de enlace de los ácidos nucleicos circulares y, por lo tanto, "desenrollar" y "reenrollar" el cromosoma bacteriano en replicación, resolvió las objeciones topológicas a la estructura helicoidal del ADN en forma B. ^{[ 25 ]} De hecho, en ausencia de estas enzimas que alteran la topología, el ADN viral y plasmídico circular pequeño es una estructura de soporte inseparable cuyas hebras están topológicamente entrelazadas. ^{[ 26 ]}

Por lo tanto, las propuestas de ADN no helicoidal han desaparecido de la ciencia convencional. ^{[ 3 ] [ 16 ]}

Inicialmente, se cuestionó si las estructuras de ADN resueltas eran artefactos de las técnicas de cristalografía de rayos X utilizadas. Sin embargo, la estructura del ADN se confirmó posteriormente en solución mediante métodos de electroforesis en gel ^{[ 27 ]} y más tarde mediante RMN en solución ^{[ 28 ]} y AFM ^{[ 29 ],} lo que indica que el proceso cristalográfico no la distorsionó. La estructura del ADN en complejo con nucleosomas , helicasas y numerosas otras proteínas de unión al ADN también respaldó su relevancia biológica in vivo . ^{[ 30 ]}