Desoxirribonucleasa o DNasa

Qué es la desoxirribonucleasa

Desde el punto de vista bioquímico, la desoxirribonucleasa es una nucleasa específica del ácido desoxirribonucleico. La ribonucleasa hace un trabajo análogo sobre el ARN; la desoxirribonucleasa se ocupa del ADN. Cataliza la hidrólisis de los enlaces fosfodiéster que unen los desoxirribonucleótidos entre sí y deja como productos oligonucleótidos, dinucleótidos y mononucleótidos con extremos fosforilados.

El nombre compone tres piezas. Desoxirribo-, que remite a la desoxirribosa, la pentosa característica del ADN, distinta de la ribosa por la ausencia de un grupo hidroxilo en la posición 2'. Nucle-, del latín nucleus (núcleo, en su sentido primitivo de "pequeña nuez"), por la localización nuclear tradicionalmente asociada al ADN. Y el sufijo -asa, el marcador universal para enzimas en la nomenclatura bioquímica, incorporado a partir del término "diastasa" acuñado en el siglo XIX. El nombre actual se consolidó a mediados del siglo XX: McCarty lo propuso en 1946 y Moses Kunitz aisló y cristalizó la enzima a partir de páncreas bovino en 1948, con la descripción cinética completa publicada dos años más tarde. El ensayo espectrofotométrico de Kunitz sigue siendo la base del método estándar de medida de actividad de la DNasa I.

Mecanismo de corte del ADN

Las nucleasas se clasifican por el punto de la molécula en el que actúan. Las exonucleasas cortan solo desde los extremos, retirando un nucleótido cada vez. Las endonucleasas lo hacen en cualquier punto interno de la cadena, y la mayoría de las DNasas conocidas pertenecen a esta segunda categoría. Algunas son inespecíficas y cortan casi al azar; otras, como las enzimas de restricción bacterianas, reconocen secuencias muy concretas de pocas bases.

La DNasa I ilustra el mecanismo típico. Se une al surco menor de la doble hélice, introduce agua en el enlace fosfodiéster contiguo a una citosina o a una timina y lo rompe, generando fragmentos con fosfato en el extremo 5' e hidroxilo libre en el 3'. La reacción requiere cationes divalentes (magnesio, calcio) como cofactores y se inhibe por quelantes de calcio. Esta dependencia iónica es lo que permite, en el laboratorio, activarla y desactivarla con precisión mediante el simple ajuste del medio.

Tipos principales

DNasa I. Es la forma clásica, secretada por el páncreas y las glándulas salivales parótidas, y detectable en plasma, orina y otros fluidos. Trabaja a pH neutro, necesita magnesio y calcio, y actúa como endonucleasa sobre ADN de doble cadena. Es la que se encuentra en el jugo pancreático y contribuye a la degradación del ADN de la dieta en el intestino. También participa en la depuración del ADN extracelular liberado por células muertas.

DNasa II. Enzima lisosomal, activa a pH ácido y sin necesidad de cationes divalentes. Rompe el ADN dentro de los lisosomas y desempeña un papel destacado en la eliminación del material nuclear procedente de células fagocitadas, sobre todo durante la apoptosis y en la maduración de los eritrocitos y del cristalino, donde el núcleo se degrada por completo.

Fuera del organismo humano existen otras DNasas de interés. Las enzimas de restricción, aisladas de bacterias, cortan secuencias específicas y son la base histórica de la ingeniería genética. La micrococo nucleasa, procedente de estafilococos, corta ambas cadenas del ADN y se utiliza en el estudio de la cromatina. Las bacterias emplean sus propias DNasas como armas frente al ADN de fagos invasores y también como factores de virulencia frente al huésped.

Funciones biológicas y relevancia clínica

La DNasa cumple tres funciones fisiológicas centrales. La primera es la digestiva: el páncreas la vierte al duodeno junto con otras enzimas y contribuye a degradar el ADN ingerido con los alimentos. La segunda es la limpieza del ADN extracelular. Cada vez que una célula muere, su material nuclear queda expuesto; la DNasa se encarga de fragmentarlo para evitar que se acumule y de que sea reconocido como propio por el sistema inmunitario. La tercera es la maduración terminal de ciertas células, en las que el núcleo entero se destruye antes de que la célula alcance su forma funcional definitiva.

Estas funciones tienen traducción clínica. La deficiencia de DNasa I se ha relacionado con el lupus eritematoso sistémico: si el ADN de los restos apoptóticos no se degrada bien, persiste y se convierte en autoantígeno. Los anticuerpos anti-DNasa B son un marcador serológico clásico de infecciones recientes por estreptococo del grupo A, con valor en la identificación retrospectiva de la fiebre reumática y de la glomerulonefritis postestreptocócica. Existe también una versión recombinante de la DNasa I humana, la dornasa alfa, que se administra por vía inhalada en la fibrosis quística: el moco viscoso característico contiene grandes cantidades de ADN procedente de neutrófilos degenerados, y la enzima lo despolimeriza para reducir su viscosidad.

Diferenciación con entidades próximas

Ribonucleasa (RNasa). Hidroliza el ARN, no el ADN. Difiere en el sustrato, en el mecanismo (no requiere cationes divalentes, en la mayoría de las formas) y en su función biológica principal, que tiene más que ver con el recambio del ARN mensajero y la respuesta antiviral que con la digestión del ácido nucleico dietético.

Endonucleasas de restricción. Son un subgrupo de DNasas bacterianas que reconocen secuencias palindrómicas específicas. La DNasa pancreática, en cambio, corta de forma prácticamente inespecífica, con solo una ligera preferencia por los enlaces contiguos a pirimidinas.

Nucleasa micrococo. Es también una endonucleasa, pero prefiere las regiones de ADN accesibles entre los nucleosomas de la cromatina, lo que la ha convertido en herramienta habitual del análisis de la organización cromatínica.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el nombre "desoxirribonucleasa"?

De tres piezas ensambladas. La primera, desoxirribo-, remite a la desoxirribosa, el azúcar del ADN, distinto de la ribosa por la falta de un oxígeno en la posición 2'. La segunda, nucle-, procede del latín nucleus ("nuececita"), en referencia al núcleo celular donde se aloja el ADN. La tercera, -asa, es el sufijo con el que la bioquímica identifica a las enzimas desde el siglo XIX. La suma indica una enzima que actúa sobre el ácido nucleico del núcleo cuyo azúcar es la desoxirribosa.

¿La DNasa está en todo el cuerpo o solo en un órgano concreto?

Está distribuida ampliamente. El páncreas es la fuente clásica y la más estudiada, pero las glándulas salivales, el bazo, el hígado, el intestino delgado y muchos otros tejidos la producen. En el suero y en la orina se encuentra en concentraciones bajas pero medibles, lo que refleja su papel constante en la limpieza del ADN extracelular.

¿Es lo mismo la DNasa que la ribonucleasa?

No. Son enzimas hermanas por su función general (cortan ácidos nucleicos), pero cada una tiene su sustrato. La desoxirribonucleasa actúa sobre el ADN y la ribonucleasa sobre el ARN. En el laboratorio esta separación es útil: para extraer ARN puro se emplea DNasa que retire el ADN contaminante, y para el proceso inverso se usa RNasa.

¿Por qué se usa la DNasa en la fibrosis quística?

Porque las secreciones respiratorias características de la enfermedad son ricas en ADN liberado por neutrófilos que han acudido al sitio de infección y se han degradado. Ese ADN se comporta como un polímero muy viscoso y contribuye a la textura espesa del moco. Una versión recombinante de la DNasa I humana, administrada por vía inhalada, corta ese ADN extracelular y hace el esputo más fluido, más fácil de movilizar con la tos y con la fisioterapia respiratoria. Los detalles de administración e indicaciones concretas corresponden al ámbito clínico y quedan fuera del alcance del diccionario.

¿Quién descubrió la DNasa?

Su actividad se conocía desde finales del siglo XIX en extractos pancreáticos, pero se llamó de distintas maneras a lo largo de las décadas siguientes (nucleogelasa, timonucleodepolimerasa, entre otras). El nombre "desoxirribonucleasa" fue propuesto por Maclyn McCarty en 1946 y la caracterización rigurosa se debe a Moses Kunitz, que aisló y cristalizó la enzima en 1948 a partir de páncreas de vaca y publicó su descripción cinética completa en 1950.

Referencias

1. National Human Genome Research Institute (NHGRI). Glosario parlante de términos genómicos: enzima.
2. MedlinePlus (Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.). Dornasa alfa (información sobre medicamentos).
3. Asociación Española de Pediatría (AEP). Pediamécum: dornasa alfa.
4. Kunitz M. Crystalline desoxyribonuclease. I. Isolation and general properties. J Gen Physiol. 1950;33(4):349-362.